WO2019044331A1 - 加熱条件の設定方法、ファイバブラッググレーティングの製造方法、及びファイバレーザシステムの製造方法 - Google Patents

加熱条件の設定方法、ファイバブラッググレーティングの製造方法、及びファイバレーザシステムの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2019044331A1
WO2019044331A1 PCT/JP2018/028578 JP2018028578W WO2019044331A1 WO 2019044331 A1 WO2019044331 A1 WO 2019044331A1 JP 2018028578 W JP2018028578 W JP 2018028578W WO 2019044331 A1 WO2019044331 A1 WO 2019044331A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
bragg grating
fiber bragg
fiber
setting
manufacturing
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/028578
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
友希 船津
賢一 大森
Original Assignee
株式会社フジクラ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社フジクラ filed Critical 株式会社フジクラ
Priority to CA3074046A priority Critical patent/CA3074046A1/en
Priority to CN201880055231.9A priority patent/CN111033333A/zh
Priority to US16/643,144 priority patent/US20200348464A1/en
Priority to EP18850940.0A priority patent/EP3677936A1/en
Priority to JP2019539096A priority patent/JP6792716B2/ja
Publication of WO2019044331A1 publication Critical patent/WO2019044331A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02057—Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
    • G02B6/02076—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings
    • G02B6/02171—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for compensating environmentally induced changes
    • G02B6/02176—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for compensating environmentally induced changes due to temperature fluctuations
    • G02B6/02185—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for compensating environmentally induced changes due to temperature fluctuations based on treating the fibre, e.g. post-manufacture treatment, thermal aging, annealing
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02057—Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
    • G02B6/02076—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings
    • G02B6/02123—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by the method of manufacture of the grating
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02057—Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
    • G02B6/02076—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings
    • G02B6/02195—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for tuning the grating
    • G02B6/02204—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for tuning the grating using thermal effects, e.g. heating or cooling of a temperature sensitive mounting body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S3/0078—Frequency filtering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers
    • H01S3/0675—Resonators including a grating structure, e.g. distributed Bragg reflectors [DBR] or distributed feedback [DFB] fibre lasers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/23—Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
    • H01S3/2383—Parallel arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S2301/00—Functional characteristics
    • H01S2301/03—Suppression of nonlinear conversion, e.g. specific design to suppress for example stimulated brillouin scattering [SBS], mainly in optical fibres in combination with multimode pumping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/094049—Guiding of the pump light
    • H01S3/094053—Fibre coupled pump, e.g. delivering pump light using a fibre or a fibre bundle
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/09408—Pump redundancy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/0941—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode
    • H01S3/09415—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode the pumping beam being parallel to the lasing mode of the pumped medium, e.g. end-pumping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16—Solid materials
    • H01S3/1601—Solid materials characterised by an active (lasing) ion
    • H01S3/1603—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth
    • H01S3/1618—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth ytterbium

Definitions

  • the present invention relates to a method of setting heating conditions in thermal aging of a fiber Bragg grating.
  • the present invention also relates to a method of manufacturing a fiber Bragg grating and a method of manufacturing a fiber laser system.
  • Patent Document 1 In order to suppress the temperature rise which may occur at the time of actual use in a fiber bragg grating, there is known a technique for reducing the energy of ultraviolet light irradiated to the fiber bragg grating at the time of manufacture (see Patent Document 1). In addition, in order to suppress a change in reflection characteristics that may occur after shipping in the fiber Bragg grating, a technique is known in which the fiber Bragg grating before shipping is subjected to thermal aging (see Patent Document 2 and Non-Patent Document 1).
  • Patent No. 5298238 (Date of registration: June 21, 2013)
  • Patent No. 3153083 (Registration date: January 26, 2001)
  • Patent Document 1 The technique described in Patent Document 1 is difficult to apply to the production of a high reflection fiber Bragg grating, because it is necessary to reduce the energy of ultraviolet light irradiated to the fiber Bragg grating at the time of production. Therefore, it has been difficult to realize a highly reflective fiber Bragg grating that suppresses the temperature rise that may occur during actual use, using the technique described in Patent Document 1. Further, the technology described in Patent Document 2 enables shipment of a fiber Bragg grating with suppressed change in reflection characteristics that may occur after shipment, and shipment of a fiber Bragg grating with suppressed temperature rise that may occur during actual use. It is not something that makes
  • a method of setting a heating condition is a method of setting a heating condition at the time of thermal aging of a fiber Bragg grating, comprising: a temperature coefficient ⁇ of the fiber Bragg grating; and relaxation energy Ed of the fiber Bragg grating Identifying the lower limit value Edmin of the relaxation energy Ed, where the temperature coefficient ⁇ is less than or equal to the desired upper limit value ⁇ max, based on the corresponding relationship ⁇ (Ed) between them, and so that the relaxation energy Ed becomes the lower limit value Edmin or more And setting the heating conditions for thermal aging of the fiber Bragg grating.
  • a method of manufacturing a fiber laser system is a pump light source, an amplification fiber, and two fiber Bragg gratings that cause the amplification fiber to function as a resonator, each of which has a reflectance of
  • a method of manufacturing a fiber laser system comprising at least one fiber laser unit including two different fiber Bragg gratings, using the method of manufacturing a fiber Bragg grating according to any one of the aspects of the present invention described above And manufacturing each of the two fiber Bragg gratings.
  • a method of setting heating conditions when thermally aging a fiber bragg grating the method of setting heating conditions capable of suppressing a temperature rise of the fiber bragg grating which may occur during actual use. be able to.
  • FIG. 1 It is a flowchart which shows the flow of the heating condition setting method which concerns on the 1st Embodiment of this invention.
  • the application example of the heating condition setting method shown in FIG. 1 is shown.
  • (A) is a graph in which values of relaxation energy Ed and temperature coefficient ⁇ are plotted on an Ed- ⁇ plane for a highly reflective fiber Bragg grating having a reflectance of 99.3%.
  • (B) is a graph in which values of relaxation energy Ed and temperature coefficient ⁇ are plotted on an Ed- ⁇ plane for a low reflection fiber Bragg grating having a reflectance of 10%.
  • (A) is a graph in which time series ICC1 (t), ICC2 (t), and ICC3 (t) are plotted on a t-ICC plane.
  • (B) is a graph in which time series NCC1 (t), NCC2 (t), and NCC3 (t) are plotted on a t-NCC plane.
  • the application example of the heating condition setting method shown in FIG. 3 is shown. It is the graph which plotted time series (Ed1 (t), NCC 1 (t)), (Ed 2 (t), NCC 2 (t)), and (Ed 3 (t), NCC 3 (t)) on the Ed-NCC plane.
  • FIG.1 It is a perspective view which shows the typical example of the fiber Bragg grating which can become application object of the setting method of the heating condition shown in FIG.1 and FIG.3. It is a flowchart which shows the flow of the manufacturing method of the fiber laser system which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. It is a block diagram which shows the structure of the 1st typical example of the fiber laser system which can become application object of the manufacturing method of the fiber laser system shown in FIG. It is a block diagram which shows the structure of the 2nd typical example of the fiber laser system which can become application object of the manufacturing method of the fiber laser system shown in FIG.
  • the temperature coefficient ⁇ is defined as the slope d ⁇ / dP when the temperature ⁇ [° C.] of the fiber Bragg grating is regarded as a function ⁇ (P) of the power P [W] of the light guided through the fiber Bragg grating Amount.
  • a fiber Bragg grating having a large temperature coefficient ⁇ is likely to become hot in actual use, and has a low long-term reliability.
  • a fiber Bragg grating having a small temperature coefficient ⁇ is unlikely to reach a high temperature during actual use, and has a high long-term reliability.
  • the correspondence ⁇ (Ed) represented by a specific function exists between the temperature coefficient ⁇ [° C./W] and the relaxation energy Ed [eV].
  • the present inventors have found that there is a linear correspondence relationship ⁇ (Ed) represented by a linear function.
  • ⁇ is a negative constant
  • ⁇ is a positive constant
  • the constants ⁇ and ⁇ depend on the structure of the fiber Bragg grating.
  • the relaxation energy Ed of the fiber Bragg grating after thermal aging is given by the following equation (2).
  • k [eV / K] is a Boltzmann constant
  • e is an elementary charge
  • ⁇ 0 is a detachment rate
  • T is a heating temperature [K]
  • t is a heating time [second ].
  • the heating temperature T and the heating time t are collectively referred to as heating conditions (T, t).
  • the Boltzmann constant k and the elementary charge e are universal constants, and the separation velocity 0 0 is a constant determined in accordance with the structure of the fiber Bragg grating. Therefore, if the heating condition (T, t) for thermal aging is determined, the relaxation energy Ed of the fiber Bragg grating after thermal aging is determined by the above equation (2). Then, if the relaxation energy Ed of the fiber Bragg grating after thermal aging is determined, the temperature coefficient ⁇ of the fiber Bragg grating after thermal aging can be obtained from the above equation (1). Conversely, if the temperature coefficient ⁇ of the fiber Bragg grating after thermal aging is determined, the relaxation energy Ed of the fiber Bragg grating after thermal aging is determined by the equation (1). Then, if the relaxation energy Ed of the fiber Bragg grating after thermal aging is determined, the heating condition (T, t) of thermal aging can be obtained by the above equation (2).
  • the heating condition (T, t) of thermal aging can be set so that the temperature coefficient ⁇ of the fiber Bragg grating after thermal aging becomes equal to or less than a desired upper limit value ⁇ max.
  • T, t the temperature coefficient of the fiber Bragg grating after thermal aging becomes equal to or less than a desired upper limit value ⁇ max.
  • the fiber Bragg grating refers to an optical fiber in which a grating is written in the core.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a typical fiber Bragg grating 1.
  • reference numeral 1 indicates a fiber Bragg grating
  • reference numeral 11 indicates a core
  • reference numeral 12 indicates a cladding
  • Reference numeral 11 a indicates a grating written to the core 11.
  • FIG. 1 is a flowchart showing the flow of the heating condition setting method S1.
  • the heating condition setting method S1 is a method of setting the heating condition of the thermal aging of the fiber Bragg grating, and includes steps S10 to S12 described below.
  • the departure speed ⁇ 0 is known.
  • the step S20 included in the heating condition setting method S2 is performed to determine the withdrawal speed 00, which will be described below. Steps S21, S10 to S11, and S22 may be performed.
  • Step S10 is a step of deriving a correspondence relationship ⁇ (Ed) between the temperature coefficient ⁇ and the relaxation energy Ed.
  • the correspondence relationship ⁇ (Ed) can be expressed by the above equation (1). Therefore, in the present process, the correspondence relationship ⁇ (Ed) is derived by deriving the constants ⁇ and ⁇ included in the above equation (1).
  • Derivation of the constants ⁇ and ⁇ in step S10 can be performed, for example, as follows.
  • n (where n is a natural number of 2 or more) fiber Bragg gratings, that is, FBG1, FBG2, ..., FBGn are prepared.
  • FBG1, FBG2, ..., FBGn are fiber Bragg gratings having the same reflectance.
  • Ed1 to Edn are different from each other.
  • a specific function representing the correspondence relationship ⁇ (Ed) approximates a set of (Ed1, ⁇ 1), (Ed2, ⁇ 2), ..., (Edn, ⁇ n) with a specific accuracy, Or set the value of the constant included in the function so as to approximate the best.
  • the linear function shown in the above equation (1) representing the correspondence relationship ⁇ (Ed) is a set of (Ed1, ⁇ 1), (Ed2, ⁇ 2), ..., (Edn, ⁇ n) with a specific accuracy
  • the constants ⁇ and ⁇ included in the equation (1) are set so as to approximate or best approximate.
  • the graph of the linear function shown in the above equation (1) is a point (Ed1, ⁇ 1), (Ed2, This can be realized by approximating the set of ⁇ 2),..., (E dn, ⁇ n) with a specific accuracy or searching for values of constants ⁇ and ⁇ that most closely approximate. Alternatively, it can be realized by the method of least squares.
  • Step S11 is a lower limit value of relaxation energy Ed, at which temperature coefficient ⁇ is equal to or less than a desired upper limit value ⁇ max, based on the correspondence relationship ⁇ (Ed) between temperature coefficient ⁇ and relaxation energy Ed shown in the above equation (1). It is a process of specifying Edmin.
  • the specification of the lower limit Edmin in this step can be performed, for example, as follows. That is, an equation obtained by substituting a desired upper limit value ⁇ max into the equation (1) is solved for Ed, and the solution is set as the lower limit value Edmin.
  • the “desired upper limit ⁇ max” refers to, for example, the upper limit ⁇ max arbitrarily determined by the user of the heating condition setting method S1.
  • Step S12 is a heating condition such that the relaxation energy Ed is equal to or more than the lower limit value Edmin specified in the step S11, based on the relation between the relaxation energy Ed and the heating temperature T and the heating time t shown in the equation (2).
  • This is a step of setting (T, t).
  • the setting of the heating conditions (T, t) in this step can be carried out, for example, as follows. That is, the value of the heating temperature T is arbitrarily determined, and the equation obtained by substituting the lower limit Edmin specified in the step S11 into the equation (2) is solved for t, and the solution is defined as the heating time t. Alternatively, the value of the heating time t is arbitrarily determined, the equation obtained by substituting the lower limit Edmin specified in the step S11 into the equation (2) is solved for T, and the solution is taken as the heating temperature T.
  • the temperature coefficient ⁇ of the fiber Bragg grating after thermal aging becomes the desired upper limit value ⁇ max or less, that is, the relaxation energy Ed becomes the lower limit value Edmin or more.
  • the heating conditions (T, t) of thermal aging can be set.
  • the fiber Bragg grating includes a setting step of setting the heating condition (T, t) according to the heating condition setting method S1, and a thermal aging step of thermally aging the fiber Bragg grating according to the set heating condition (T, t). According to the manufacturing method, it is possible to manufacture a fiber Bragg grating in which the temperature rise that may occur in actual use is suppressed.
  • said process S10 is a process which arises when the correspondence (gamma) (Ed) between temperature coefficient (gamma) and relaxation energy Ed is unknown, and arises. Therefore, when the correspondence relationship ⁇ (Ed) between the temperature coefficient ⁇ and the relaxation energy Ed is known, the above step S10 can be omitted.
  • Table 1 is a table listing heating temperature T, heating time t, relaxation energy Ed, and temperature coefficient ⁇ for a high reflection fiber Bragg grating having a reflectance of 99.3% and a low reflection fiber Bragg grating having a reflectance of 10%. .
  • the heating temperature T and the heating time t shown in the first and second rows of Table 1 are the same as those in step S10 (B) in order to obtain a fiber Bragg grating having relaxation energy Ed shown in the third row of Table 1
  • the temperature coefficient ⁇ shown in the fourth row of Table 1 is the temperature coefficient ⁇ of the fiber Bragg grating having the relaxation energy Ed shown in the third row of Table 1, and is the value measured in (C) of step S10 above. It is.
  • the unit of the heating temperature T is “° C.”, and the unit of the heating time t is “minutes”.
  • FIG. 2A is a graph in which the values of relaxation energy Ed and temperature coefficient ⁇ shown in Table 1 are plotted on an Ed- ⁇ plane for a highly reflective fiber Bragg grating having a reflectance of 99.3%.
  • FIG. 2A also shows a graph of the linear function ⁇ (Ed) derived in (D) of the above step S10 as a linear function ⁇ (Ed) that best approximates these plots. ing. For example, when the upper limit value ⁇ max of the temperature coefficient ⁇ is 0.2 ° C./W, the lower limit value Edmin of the relaxation energy Ed specified in step S11 is 2.06 eV, as shown in FIG. Can be seen from
  • FIG. 2B is a graph in which the values of relaxation energy Ed and temperature coefficient ⁇ shown in Table 1 are plotted on the Ed- ⁇ plane for a low reflection fiber Bragg grating having a reflectance of 10%.
  • a graph of the linear function ⁇ (Ed) derived in the above step S10 is also shown as a linear function ⁇ (Ed) that best approximates these plots.
  • the upper limit value ⁇ max of the temperature coefficient ⁇ is 0.1 ° C./W
  • the lower limit value Edmin of the relaxation energy Ed specified in step S11 is 1.86 eV, as shown in FIG. Can be seen from
  • FIG. 3 is a flowchart showing the flow of the heating condition setting method S2.
  • the heating condition setting method S2 is obtained by omitting the step S12 and adding the steps S20 to S21 before the step S10 and adding the step S22 after the step S11 in the heating condition setting method S1. Therefore, in heating condition setting method S2, process S20, process S21, process S10, process S11, and process S22 are implemented in this order.
  • Step S20 is a step of deriving a correspondence NCC (Ed) between the normalized integrated constant NCC (Normalized Integrated Coupling Constant) and the relaxation energy Ed.
  • NCC Normalized Integrated Coupling Constant
  • the correspondence relationship NCC (Ed) can be expressed by the following equation (3). Therefore, in this process, constants a, b, c, and v0 included in the following equation (3) are derived. Note that ⁇ 0 is included in Ed according to equation (2).
  • Derivation of the constants a, b, c, ⁇ 0 in the step S 20 can be performed, for example, as follows.
  • n (where n is a natural number of 2 or more) fiber Bragg gratings, that is, FBG1, FBG2, ..., FBGn are prepared.
  • FBG1, FBG2, ..., FBGn are fiber Bragg gratings having the same reflectance.
  • the minimum transmission coefficient Tmin refers to the minimum value when the transmission coefficient T is regarded as a function T ( ⁇ ) of the wavelength ⁇ .
  • the value NCCi (t) of the normalized coupling constant NCC at each time t of each FBGi is calculated.
  • the coupling constant ICC and the normalized coupling constant NCC have the relationship shown in the following equation (5).
  • the constants a, b, c and ⁇ 0 included in the above equation (3) are set so as to approximate the set of (t) and NCC n (t) with a particular accuracy or best approximate them. .
  • the setting of the constants a, b, c, ⁇ 0 is, for example, a point on the Ed-NCC plane of the graph of the function shown in the above equation (3) while changing the values of the constants a, b, c, ⁇ 0 little by little.
  • Step S21 is a relaxation energy in which the normalized coupling constant NCC becomes equal to or less than a desired upper limit NCCmax, based on the correspondence NCC (Ed) between the normalized coupling constant NCC and the relaxation energy Ed shown in the equation (3).
  • This is a step of specifying the lower limit Edmin 'of Ed.
  • the specification of the lower limit Edmin 'in this step can be performed, for example, as follows. That is, the equation obtained by substituting the desired upper limit value NCCmax into the above equation (3) is solved for Ed, and the solution is taken as the lower limit value Edmin '.
  • the “desired upper limit NCCmax” refers to, for example, the upper limit NCCmax arbitrarily determined by the user of the heating condition setting method S2.
  • step S22 relaxation energy Ed, heating temperature T, and heating shown in the above equation (2) are used, with Edmax being the larger of the lower limit Edmin specified in step S11 and the lower limit Edmin 'specified in step S21.
  • the heating condition (T, t) is set based on the relationship with the time t such that the relaxation energy Ed is equal to or greater than Edmax.
  • the setting of the heating conditions (T, t) in this step can be carried out, for example, as follows. That is, the value of the heating temperature T is arbitrarily determined, and the equation obtained by substituting Edmax into the equation (2) is solved for t, and the solution is defined as the heating time t. Alternatively, the value of the heating time t is arbitrarily determined, and the equation obtained by substituting Edmax into the equation (2) is solved for T, and the solution is taken as the heating temperature T.
  • the temperature coefficient ⁇ of the fiber Bragg grating after thermal aging becomes the desired upper limit value ⁇ max or less, and the normalized coupling constant NCC of the fiber Bragg grating after thermal aging is
  • the heating condition (T, t) of thermal aging can be set so as to be equal to or less than the desired upper limit value NCCmax.
  • the fiber Bragg grating includes a setting step of setting the heating condition (T, t) according to the heating condition setting method S2, and a thermal aging step of thermally aging the fiber Bragg grating according to the set heating condition (T, t). According to the manufacturing method, it is possible to manufacture a fiber Bragg grating in which a temperature rise that may occur during actual use is suppressed and a change in reflection characteristics that may occur after shipping is suppressed.
  • said process S10 is a process which arises when the correspondence (gamma) (Ed) between temperature coefficient (gamma) and relaxation energy Ed is unknown, and arises. Therefore, when the correspondence relationship ⁇ (Ed) is known, the above-described step S10 can be omitted.
  • the above-described step S20 is a step that needs to be performed when the correspondence NCC (Ed) between the normalized coupling constant NCC and the relaxation energy Ed is unknown. Therefore, when the correspondence NCC (Ed) is known, the step S20 can be omitted.
  • step S20 is performed prior to step S10. Since step S21 can be performed any time as long as the values of a, b and c are determined in step S20, step S21 may be performed before step S10 or after step S10 and in step S11. It may be carried out before or after step S11.
  • step S11 When the value of 0 0 (relaxation constant) is known, the above steps S 10 to S 11 may be performed before the above steps S 20 to 21 may be performed.
  • Example of application An application example of the heating condition setting method S2 will be described with reference to FIG. 4, FIG. 5 and Table 2.
  • FIG. 4 is a graph in which the time series ICC1 (t), ICC2 (t), and ICC3 (t) obtained in (C) of the above-mentioned step S20 are plotted on the t-NCC plane.
  • (B) of FIG. 4 is a graph in which the time series NCC1 (t), NCC2 (t), and NCC3 (t) obtained in (D) of step S20 described above are plotted on the t-ICC plane.
  • FIG. 5 shows the time series (Ed1 (t), NCC1 (t)), (Ed2 (t), NCC2 (t)), and (Ed3 (t), (Ed3 (t), It is the graph which plotted NCC3 (t)) in the Ed-NCC plane.
  • FIG. 5 also shows a graph of the relationship NCC (Ed) derived in (F) of step S20 described above as the relationship NCC (Ed) that best approximates these plots.
  • This relationship NCC (Ed) is obtained by setting the constants a, b, c and ⁇ 0 as shown in Table 2 in the relationship NCC (Ed) defined by the equation (3).
  • NCCmax of the normalized coupling constant NCC is 0.8 dB
  • Edmin 'of the relaxation energy Ed specified in step S21 is 1.85 eV.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the flow of the manufacturing method S3.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a fiber laser system FLS which is a first typical example of a fiber laser system to which the manufacturing method S3 can be applied.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a fiber laser system FLS which is a second typical example of a fiber laser system to which the manufacturing method S3 can be applied.
  • the fiber laser system FLS of the first typical example is described, and then the manufacturing method S3 of manufacturing the fiber laser system FLS is described. Moreover, after demonstrating fiber laser system FLS, manufacturing method S3 which manufactures fiber laser system FLS is demonstrated.
  • the fiber laser system FLS of the first typical example is a laser device for processing the workpiece W to be processed, and as shown in FIG. 8, n fiber laser units FLU1 to FLUn, n laser lasers It comprises delivery fibers LDF1 to LDFn, an output combiner OC, an output delivery fiber ODF, and an output head OH.
  • the fiber laser units FLU1 to FLUn and the laser delivery fibers LDF1 to LDFn correspond to each other in a one-to-one relationship.
  • n is an arbitrary natural number of 1 or more, and represents the number of fiber laser units FLU1 to FLUn and the number of laser delivery fibers LDF1 to LDFn.
  • the output combiner OC also has n input ports and one output port.
  • the output combiner OC multiplexes the n laser beams input to each input port into one laser beam, and outputs the multiplexed laser beam from the output port.
  • the fiber laser unit FLUi (i is a natural number of 1 or more and n or less) generates laser light.
  • forward-pumped fiber lasers are used as the fiber laser units FLU1 to FLUn.
  • the fiber laser unit FLUi is connected to the input end of the corresponding laser delivery fiber LDFi.
  • the connection point Pib is a point where the output end of the fiber laser unit FLUi (that is, the output end of the amplification fiber AFi) and the input end of the laser delivery fiber LDFi are connected by fusion.
  • the laser light generated by the fiber laser unit FLUi is input to the laser delivery fiber LDFi.
  • the laser delivery fiber LDFi guides the laser light generated by the corresponding fiber laser unit FLUi.
  • the laser delivery fibers LDF1 to LDFn may be single mode fibers or may be fuse mode fibers having a mode number of 10 or less.
  • the fuse mode fibers are used as the laser delivery fibers LDF1 to LDFn.
  • the output end of the laser delivery fiber LDFi is connected to the input port of the output combiner OC.
  • the laser light generated by the fiber laser unit FLUi and guided through the laser delivery fiber LDFi is input to the output combiner OC via the input port.
  • the output combiner OC is generated by each of the fiber laser units FLU1 to FLUn, and multiplexes the laser light guided through each of the laser delivery fibers LDF1 to LDFn.
  • the output port of the output combiner OC is connected to the input end of the output delivery fiber ODF.
  • the laser beams combined by the output combiner OC are input to the output delivery fiber ODF. That is, the incident surface of the output delivery fiber ODF is coupled to the plurality of fiber laser units FLUi via the output combiner OC.
  • the output delivery fiber ODF guides the laser light combined in the output combiner OC.
  • a multimode fiber is used as the output delivery fiber ODF.
  • the output end of the output delivery fiber ODF is connected to the output head OH.
  • a space optical system for example, a convex lens, not shown in FIG. 5 for focusing the laser light emitted from the output head OH on the surface of the work W is provided between the output head OH and the work W. ing.
  • the laser beam combined by the output combiner OC is emitted from the output head OH, and is irradiated onto the work W in a state of being converged by the space optical system.
  • the output combiner OC is employed as an example of the multiplexing unit described in the claims.
  • a spatial optical system including a plurality of convex lenses can also be adopted as an example of the multiplexing unit described in the claims.
  • this space optical system is configured by n convex lenses, each convex lens focuses the laser light emitted from the laser delivery fiber LDFi of each fiber laser unit FLUi, and outputs each focused laser light It may be arranged to be coupled to the core of the delivery fiber ODF.
  • the configuration of the fiber laser unit FLU1 included in the fiber laser system FLS will be described with continued reference to FIG.
  • the fiber laser units FLU2 to FLUn are also configured similarly to the fiber laser unit FLU1.
  • the fiber laser unit FLU1 is a forward pumping type fiber laser, and as shown in FIG. 8, m pumping light sources PS1 to PSm, m pumping delivery fibers PDF1 to PDFm, pumping combiner PC, high reflection fiber Bragg A grating FBG-HR, an amplification fiber AF, a low reflection fiber Bragg grating FBG-LR, and a slant fiber Bragg grating SFBG are provided. That is, the fiber laser unit FLU1 is a resonator type fiber laser unit.
  • the excitation light sources PS1 to PSm and the excitation delivery fibers PDF1 to PDFm correspond one to one with each other.
  • m is an arbitrary natural number of 2 or more, and represents the number of excitation light sources PS1 to PSm and the number of excitation delivery fibers PDF1 to PDFm.
  • the high reflection fiber Bragg grating FBG-HR is formed in the vicinity of the input end of the amplification fiber AF
  • the low reflection fiber Bragg grating FBG-LR is in the vicinity of the output end of the amplification fiber AF.
  • the slant fiber Bragg grating SFBG is formed between the low reflection fiber Bragg grating FBG-LR and the output end of the amplification fiber AF.
  • the excitation light source PSj (j is a natural number of 1 or more and m or less) generates excitation light.
  • laser diodes are used as excitation light sources PS1 to PSm.
  • the excitation light source PSj is connected to the input end of the corresponding excitation delivery fiber PDFj.
  • the excitation light generated by the excitation light source PSj is input to the excitation delivery fiber PDFi.
  • the excitation delivery fiber PDFj guides the excitation light generated by the corresponding excitation light source PSj.
  • the output end of the pump delivery fiber PDFj is connected to the input port of the pump combiner PC.
  • the pump light generated by the pump light source PSj and guided through the pump delivery fiber PDFj is input to the pump combiner PC via the input port.
  • the excitation combiner PC combines the excitation light generated by each of the excitation light sources PS1 to PSm and guided through each of the excitation delivery fibers PDF1 to PDFm.
  • the output port of the pump combiner PC is connected to the input end of the amplification fiber AF via the high reflection fiber Bragg grating FBG-HR.
  • the connection point Pia is a point at which the output port of the excitation combiner PC and the input end of the amplification fiber AF are connected by fusion.
  • the pump light transmitted through the high reflection fiber Bragg grating FBG-HR is input to the amplification fiber AF.
  • the amplification fiber AF generates laser light using the excitation light transmitted through the high reflection fiber Bragg grating FBG-HR.
  • the excitation light transmitted through the high reflection fiber Bragg grating FBG-HR is used to maintain this rare earth element in a population inversion state.
  • the output end of the amplification fiber AF is connected to the input end of the laser delivery fiber LDF1 via a low reflection fiber Bragg grating FBG-LR.
  • the high reflection fiber Bragg grating FBG-HR functions as a mirror (reflectance is, for example, 99%) at a certain wavelength ⁇ (for example, 1060 nm), and the low reflection fiber Bragg grating FBG-LR is a half mirror at that wavelength ⁇ It works (the reflectance is 10%, for example). Therefore, the amplification fiber AF, together with the high reflection fiber Bragg grating FBG-HR and the low reflection fiber Bragg grating FBG-LR, constitutes a resonator that oscillates a laser beam of wavelength ⁇ . Among the laser beams generated by the amplification fiber AF, the laser beam transmitted through the low reflection fiber Bragg grating FBG-LR is input to the laser delivery fiber LDF1.
  • the slant fiber Bragg grating SFBG gives priority to light belonging to a wavelength band including stimulated Raman scattering light having a wavelength corresponding to the wavelength of laser light generated by the amplification fiber AF over light not belonging to the wavelength band Bond to the cladding.
  • the slant fiber Bragg grating SFBG is configured to preferentially lose the stimulated Raman scattering light over the laser light.
  • the stimulated Raman scattering light resulting from the laser light generated by the amplification fiber AF transits to the cladding in the process of passing through the slant fiber Bragg grating SFBG.
  • the slant fiber Bragg grating SFBG is formed in the subsequent stage of the resonator formed of the high reflection fiber Bragg grating FBG-HR and the low reflection fiber Bragg grating FBG-LR, the induction generated in this resonator Raman scattered light can be removed.
  • a cladding mode stripper (not shown in FIG. 8) for leaking the light shifted to the cladding to the outside is provided.
  • the stimulated Raman scattering light that has transitioned to the cladding can be quickly leaked to the outside without being fixed to the cladding.
  • the slant fiber Bragg grating SFBG and the cladding mode stripper configured as described above function as a filter element for stimulated Raman scattering light.
  • forward-pumped fiber lasers are used as the fiber laser units FLU1 to FLUn, but the present invention is not limited to this. That is, in the present invention, backward pumped fiber lasers can be used as the fiber laser units FLU1 to FLUn, and bidirectional pumped fiber lasers can be used as the fiber laser units FLU1 to FLUn.
  • the manufacturing method S3 shown in FIG. 7 is a manufacturing method for manufacturing the fiber laser system FLS shown in FIG. 8, and the heating performed between steps S31 to S33 and steps S32 and S33 described below And condition setting method S1.
  • heating condition setting method S1 contained in manufacturing method S3 is the same as heating condition setting method S1 shown in FIG. 1, the description is abbreviate
  • Step S31 is a step of forming a high reflection fiber Bragg grating FBG-HR and a low reflection fiber Bragg grating FBG-LR in the vicinity of both ends of the amplification fiber AF.
  • Step S32 is a step of forming a slant fiber Bragg grating SFBG in the vicinity of one end of the amplification fiber AF. More specifically, among the both ends of the amplification fiber AF, the end on the side on which the low reflection fiber Bragg grating FBG-LR is formed is the output end, and the low reflection fiber Bragg grating FBG-LR and the amplification fiber AF It is a process of forming a slant fiber Bragg grating SFBG between the output end.
  • Step S33 thermally ages the high reflection fiber Bragg grating FBG-HR, the low reflection fiber Bragg grating FBG-LR, and the slant fiber Bragg grating SFBG according to the heating condition (T, t) set by the heating condition setting method S1. It is a process.
  • the manufacturing method S3 includes a setting step of setting the heating condition (T, t) according to the heating condition setting method S1, and thermal aging for thermally aging the fiber Bragg grating according to the set heating condition (T, t) And a process. Therefore, according to manufacturing method S3, the temperature coefficient ⁇ of each of the high reflection fiber Bragg grating FBG-HR, the low reflection fiber Bragg grating FBG-LR, and the slant fiber Bragg grating SFBG after thermal aging is respectively a desired upper limit
  • the heating conditions (T, t) of thermal aging can be set so that the value ⁇ max or less, that is, the relaxation energy Ed becomes the lower limit value Edmin or more. Further, according to the manufacturing method S3, it is possible to manufacture the fiber laser system FLS in which the temperature rise that may occur during actual use is suppressed.
  • the heating conditions (T, t) set for each of the high reflection fiber Bragg grating FBG-HR and the low reflection fiber Bragg grating FBG-LR are respectively: Of the fiber Bragg grating after thermal aging is set to a desired upper limit value ⁇ max or less, that is, the relaxation energy Ed is set to a lower limit value Edmin or more. Therefore, the heating conditions (T, t) set for each of the high reflection fiber Bragg grating FBG-HR and the low reflection fiber Bragg grating FBG-LR may be different or the same.
  • the low reflection fiber Bragg grating FBG-LR and the slant fiber Bragg grating SFBG are formed close to each other, they are thermally aged according to the same heating condition (T, t). Therefore, it is preferable to set the heating condition (T, t) so as to satisfy the above conditions for both the low reflection fiber Bragg grating FBG-LR and the slant fiber Bragg grating SFBG.
  • FIG. A configuration may be adopted in which a grating functioning as a slant fiber Bragg grating SFBG is written in the core of an optical fiber separate from the amplification fiber FA, as in a fiber bragg grating 1C described later.
  • the slant fiber Bragg grating SFBG and the cladding mode stripper have been described as being formed between the low reflection fiber Bragg grating FBG-LR and the output end of the amplification fiber AF.
  • the slant fiber Bragg grating SFBG and the cladding mode stripper may be formed between the high reflection fiber Bragg grating FBG-HR and the input end of the amplification fiber AF, or the low reflection fiber Bragg grating FBG-LR and It may be formed both to the output end of the amplification fiber AF and between the high reflection fiber Bragg grating FBG-HR and the input end of the amplification fiber AF.
  • boron may be added to the amplification fiber AF for the purpose of improving the sensitivity of ultraviolet light.
  • the manufacturing method S3 including the heating condition setting method S1 can be suitably used regardless of whether or not boron is added to the amplification fiber AF adopted by the fiber laser system FLS.
  • the manufacturing method S3 may be defined so as to include the heating condition setting method S2 shown in FIG. 3 instead of the heating condition setting method S1 shown in FIG.
  • the fiber laser system FLS of the second typical example is one in place of the n fiber laser units FLUi included in the fiber laser system FLS (see FIG. 8) of the first typical example.
  • the fiber laser unit FLU1 is provided.
  • the fiber laser unit FLU1 included in the fiber laser system FLS of the second typical example has the same configuration as the fiber laser unit FLU1 included in the fiber laser system FLS of the first typical example.
  • the fiber laser unit FLU1 included in the fiber laser system FLS has a high reflection fiber Bragg grating FBG-HR, a low reflection fiber Bragg grating FBG-LR, and a fiber laser unit FLU1 included in the fiber laser system FLS.
  • each of the slant fiber Bragg gratings SFBG is not formed directly on the amplification fiber AF, but is formed on an optical fiber separate from the amplification fiber AF.
  • the fiber laser system FLS is a fiber Bragg grating 1A which is an optical fiber in which a grating functioning as a high reflection fiber Bragg grating FBG-HR is written, and a low reflection fiber Bragg grating FBG-LR.
  • a fiber Bragg grating 1B which is an optical fiber in which a functional grating is written
  • a fiber Bragg grating 1C which is an optical fiber in which a grating that functions as a slant fiber Bragg grating SFBG is written.
  • the fiber Bragg gratings 1A and 1B are configured in the same manner as the fiber Bragg grating 1 shown in FIG. 6, and in the fiber Bragg grating 1C, the grating written in the core is inclined with respect to the cross section of the optical fiber It is configured in the same manner as the fiber Bragg grating 1 except that it has.
  • the input end of the fiber Bragg grating 1A is connected to the output port of the pump combiner PC at the connection point Pa, and the output end of the fiber Bragg grating 1A is connected to the input end of the amplification fiber AF at the connection point Pb .
  • the input end of the fiber Bragg grating 1B is connected to the output end of the amplification fiber at the connection point Pc, and the output end of the fiber Bragg grating 1B is connected to the input end of the fiber Bragg grating 1C at the connection point Pd .
  • the incident end of the fiber Bragg grating 1C is connected to the output end of the fiber Bragg grating 1B at the connection point Pd, and the output end of the fiber Bragg grating 1C is connected to the incident end face of the output delivery fiber ODF at the connection point Pe There is.
  • the optical fibers are connected by fusion bonding at the connection points Pa, Pb, Pc, Pd, and Pe.
  • the fiber laser system FLS shown in FIG. 9 can be manufactured using a modified example in which a part of the manufacturing method S3 shown in FIG. 7 is modified. Here, only the point of changing the manufacturing method S3 shown in FIG. 7 in the manufacturing method S3 of the modification will be described.
  • Step S31 included in the manufacturing method S3 of the modified example includes a high reflection fiber Bragg grating FBG-HR and a low reflection fiber Bragg grating FBG-LR in each of the two optical fibers instead of the vicinity of both ends of the amplification fiber AF.
  • the optical fiber formed with each of the high reflection fiber Bragg grating FBG-HR and the low reflection fiber Bragg grating FBG-LR is not doped with ytterbium unlike the amplification fiber AF. .
  • Step S32 included in the manufacturing method S3 of the modification is a step of forming a slant fiber Bragg grating SFBG in one optical fiber instead of the vicinity of one end of the amplification fiber AF.
  • Step S33 included in the manufacturing method S3 of the modification is the same step as step S33 included in the manufacturing method S3 illustrated in FIG. 7.
  • the manufacturing method S3 of the modification is a step performed after the step S33, and (1) the optical fiber in which the high reflection fiber Bragg grating FBG-HR is formed at one end of the amplification fiber AF is fused (2) The optical fiber having the low reflection fiber Bragg grating FBG-LR formed on the other end of the amplification fiber AF is fused, and (3) the amplification of the end of the low reflection fiber Bragg grating FBG-LR The method further includes the step of fusing an optical fiber having a slant fiber Bragg grating SFBG formed at the end opposite to the fiber AF.
  • the manufacturing method S3 of the modification has the same effect as the manufacturing method S3 shown in FIG. Further, according to the manufacturing method S3 of the modification, it is possible to manufacture the fiber laser system FLS in which the temperature rise that may occur during actual use is suppressed.
  • the manufacturing method S3 including the heating condition setting method S1 is an optical fiber doped with ytterbium (for example, an amplification fiber).
  • the present invention can be applied to the formation of a fiber Bragg grating or slant fiber Bragg grating in AF), or to the formation of a fiber Bragg grating or slant fiber Bragg grating in an optical fiber not doped with ytterbium. .
  • Three fiber Bragg gratings (high reflection fiber Bragg grating FBG-HR, low for the amplification fiber AF that is a single optical fiber) Form reflective fiber Bragg gratings FBG-LR and slant fiber Bragg gratings SFBG) (see FIG. 8) or (2) form three fiber Bragg gratings respectively for each of three separate optical fibers Depending on the heating conditions (T, t) set for each of the three fiber Bragg gratings, for example (see FIG. 9) can be determined as appropriate.
  • At least one of the high reflection fiber Bragg grating FBG-HR and the low reflection fiber Bragg grating FBG-LR among the three fiber Bragg gratings is formed in the amplification fiber, and the other A configuration in which the fiber Bragg gratings of (1) are formed in separate optical fibers may also be employed.
  • the heating condition setting method includes a fiber Bragg grating (high reflection fiber Bragg grating FBG-HR, low reflection fiber Bragg grating FBG-LR, and slant fiber Bragg grating A method of setting heating conditions when thermally aging a grating (SFBG), the temperature coefficient based on the correspondence relationship (Ed) between the temperature coefficient ⁇ of the fiber Bragg grating and the relaxation energy Ed of the fiber Bragg grating.
  • the step of setting the (S12, S22) includes, characterized in that.
  • the relaxation energy Ed has predetermined values Ed1, Ed2, ..., Edn (n is a natural number of 2 or more) It is preferable that the method further includes the step (S10) of deriving the correspondence relationship ⁇ (Ed) from the temperature coefficients ⁇ 1, ⁇ 2,.
  • the correspondence relationship ⁇ (Ed) is a linear correspondence relationship in at least a part of the region.
  • the heating condition setting method (heating condition setting method S2) according to an embodiment of the present invention is the correspondence NCC between the normalized coupling constant NCC of the fiber Bragg grating and the relaxation energy Ed of the fiber Bragg grating.
  • a step (S21) of specifying the lower limit value Edmin 'of the relaxation energy Ed where the normalized coupling constant NCC is equal to or less than the desired upper limit value NCCmax based on (Ed) the step of setting the heating condition S22) sets a heating condition at the time of thermal aging of the fiber Bragg grating such that the relaxation energy Ed is equal to or greater than Edmax, where Edmax is the larger of the lower limit Edmin and the lower limit Edmin '. Is preferred.
  • a fiber Bragg grating according to an embodiment of the present invention (1, 1A, 1B, 1C, and a high reflection fiber Bragg grating FBG-HR and a low reflection fiber Bragg grating FBG-LR are formed in the vicinity of both end portions.
  • the manufacturing method of the amplification fiber AF is set in the setting step of setting the heating condition when heat aging the fiber Bragg grating according to the setting method (heating condition setting method S1, S2), and the setting step Thermal aging step (S33) of thermally aging the fiber Bragg grating to satisfy the heating condition.
  • a method (S3) of manufacturing a fiber laser system (FLS) is to make the excitation light source (PSj), the amplification fiber (AF), and the amplification fiber function as a resonator 2
  • FLUi fiber laser unit
  • a method of manufacturing a single fiber laser system comprising the steps of manufacturing each of the two fiber Bragg gratings using the method of manufacturing a fiber Bragg grating according to an embodiment of the present invention. It features.
  • the fiber laser unit (FLUi) is configured to generate the stimulated Raman scattering light corresponding to the laser light generated by the amplification fiber (AF).
  • the method further includes the step of manufacturing the slant fiber Bragg grating using the method of manufacturing the fiber Bragg grating according to the embodiment of the present invention, further comprising a slant fiber Bragg grating (SFBG) which preferentially loses the laser light. Is preferred.
  • SFBG slant fiber Bragg grating

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

実使用時に生じ得るファイバブラッググレーティングの温度上昇を抑制することが可能な加熱条件の設定方法を実現する。ファイバブラッググレーティングにおける温度係数γと緩和エネルギーＥｄとの間の対応関係γ（Ｅｄ）に基づき、温度係数γが所望の上限値γmax以下となる、緩和エネルギーＥｄの下限値Ｅｄminを特定する工程（Ｓ１１）と、緩和エネルギーＥｄが下限値Ｅｄmin以上になるように、ファイバブラッググレーティングを熱エージングする際の加熱条件（Ｔ，ｔ）を設定する工程（Ｓ１２）と、を含んでいる。

Description

加熱条件の設定方法、ファイバブラッググレーティングの製造方法、及びファイバレーザシステムの製造方法
　本発明は、ファイバブラッググレーティングの熱エージングにおける加熱条件の設定方法に関する。また、本発明は、ファイバブラッググレーティングの製造方法及びファイバレーザシステムの製造方法に関する。
　ファイバブラッググレーティングにおいて実使用時に生じ得る温度上昇を抑制するために、製造時にファイバブラッググレーティングに照射する紫外線のエネルギーを小さくする技術が知られている（特許文献１参照）。また、ファイバブラッググレーティングにおいて出荷後に生じ得る反射特性の変化を抑制するために、出荷前のファイバブラッググレーティングに熱エージングを施す技術が知られている（特許文献２及び非特許文献１参照）。
特許第５２９８２３８号（登録日：２０１３年６月２１日） 特許第３１５３０８３号（登録日：２００１年１月２６日）
T. Erdogan, et.al, "Decay of ultraviolet‐induced fiber Bragg gratings", Journal of Applied Physics 76, 73 (1994)
　特許文献１に記載の技術は、製造時にファイバブラッググレーティングに照射する紫外線のエネルギーを小さくする必要があるため、高反射ファイバブラッググレーティングの製造に適用することが困難である。したがって、特許文献１に記載の技術を用いて、実使用時に生じ得る温度上昇を抑制した高反射ファイバブラッググレーティングを実現することは困難であった。また、特許文献２に記載の技術は、出荷後に生じ得る反射特性の変化を抑制したファイバブラッググレーティングの出荷を可能ならしめるものであり、実使用時に生じ得る温度上昇を抑制したファイバブラッググレーティングの出荷を可能ならしめるものではない。
　本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、ファイバブラッググレーティングを熱エージングする際の加熱条件の設定方法であって、実使用時に生じ得るファイバブラッググレーティングの温度上昇を抑制することが可能な加熱条件の設定方法を実現することにある。また、実使用時に生じ得るファイバブラッググレーティングの温度上昇を抑制することが可能なファイバブラッググレーティングの製造方法及びファイバレーザシステムの製造方法を実現することにある。
　本発明の一態様に係る加熱条件の設定方法は、ファイバブラッググレーティングを熱エージングする際の加熱条件の設定方法であって、上記ファイバブラッググレーティングの温度係数γと上記ファイバブラッググレーティングの緩和エネルギーＥｄとの間の対応関係γ（Ｅｄ）に基づき、温度係数γが所望の上限値γmax以下となる、緩和エネルギーＥｄの下限値Ｅｄminを特定する工程と、緩和エネルギーＥｄが下限値Ｅｄmin以上になるように、上記ファイバブラッググレーティングを熱エージングする際の加熱条件を設定する工程と、を含んでいる、ことを特徴とする。
　また、本発明の一態様に係るファイバブラッググレーティングの製造方法は、上述した本発明の何れか一態様の設定方法に従って、ファイバブラッググレーティングを熱エージングする際の加熱条件を設定する設定工程と、上記設定工程にて設定された加熱条件を満たすようにファイバブラッググレーティングを熱エージングする熱エージング工程と、を含んでいる、ことを特徴とする。
　また、本発明の一態様に係るファイバレーザシステムの製造方法は、励起光源と、増幅用ファイバと、上記増幅用ファイバを共振器として機能させる２つのファイバブラッググレーティングであって、それぞれの反射率が互いに異なる２つのファイバブラッググレーティングと、を含むファイバレーザユニットを少なくとも１台備えているファイバレーザシステムの製造方法であって、上述した本発明の何れか一態様のファイバブラッググレーティングの製造方法を用いて上記２つのファイバブラッググレーティングの各々を製造する工程を含んでいる、ことを特徴とする。
　本発明によれば、ファイバブラッググレーティングを熱エージングする際の加熱条件の設定方法であって、実使用時に生じ得るファイバブラッググレーティングの温度上昇を抑制することが可能な加熱条件の設定方法を実現することができる。また、実使用時に生じ得るファイバブラッググレーティングの温度上昇を抑制することが可能なファイバブラッググレーティングの製造方法及びファイバレーザシステムの製造方法を実現することができる。
本発明の第１の実施形態に係る加熱条件設定方法の流れを示すフローチャートである。 図１に示す加熱条件設定方法の適用例を示す。（ａ）は、反射率９９．３％の高反射ファイバブラッググレーティングについて、緩和エネルギーＥｄ及び温度係数γの値をＥｄ－γ平面にプロットしたグラフである。（ｂ）は、反射率１０％の低反射ファイバブラッググレーティングについて、緩和エネルギーＥｄ及び温度係数γの値をＥｄ－γ平面にプロットしたグラフである。 本発明の第２の実施形態に係る加熱条件設定方法の流れを示すフローチャートである。 図３に示す加熱条件設定方法の適用例を示す。（ａ）は、時系列ＩＣＣ１（ｔ）、ＩＣＣ２（ｔ）、及びＩＣＣ３（ｔ）をｔ－ＩＣＣ平面にプロットしたグラフである。（ｂ）は、時系列ＮＣＣ１（ｔ）、ＮＣＣ２（ｔ）、及びＮＣＣ３（ｔ）をｔ－ＮＣＣ平面にプロットしたグラフである。 図３に示す加熱条件設定方法の適用例を示す。時系列（Ｅｄ１（ｔ），ＮＣＣ１（ｔ））、（Ｅｄ２（ｔ），ＮＣＣ２（ｔ））、及び（Ｅｄ３（ｔ），ＮＣＣ３（ｔ））をＥｄ－ＮＣＣ平面にプロットしたグラフである。 図１及び図３に示す加熱条件の設定方法の適用対象となり得るファイバブラッググレーティングの典型例を示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係るファイバレーザシステムの製造方法の流れを示すフローチャートである。 図７に示すファイバレーザシステムの製造方法の適用対象となり得るファイバレーザシステムの第１の典型例の構成を示す構成図である。 図７に示すファイバレーザシステムの製造方法の適用対象となり得るファイバレーザシステムの第２の典型例の構成を示す構成図である。
　〔本発明の原理〕
　ファイバブラッググレーティングの長期信頼性を示す指標のひとつに温度係数γ［℃／Ｗ］がある。温度係数γは、ファイバブラッググレーティングの温度τ［℃］を、ファイバブラッググレーティングを導波する光のパワーＰ［Ｗ］の関数τ（Ｐ）と見做したときの傾きｄτ／ｄＰとして定義される量である。温度係数γが大きいファイバブラッググレーティングは、実使用時に高温になり易く、長期信頼性が低い。一方、温度係数γが小さいファイバブラッググレーティングは、実使用時に高温になり難く、長期信頼性が高い。
　熱エージング後のファイバブラッググレーティングにおいては、温度係数γ［℃／Ｗ］と緩和エネルギーＥｄ［ｅＶ］との間に、特定の関数によって表される対応関係γ（Ｅｄ）が存在することを、本願発明者は見出した。より具体的に言うと、熱エージング後のファイバブラッググレーティングにおいては、温度係数γ［℃／Ｗ］と緩和エネルギーＥｄ［ｅＶ］との間に、少なくとも一部の領域において下記（１）式に示す一次関数によって表される線形な対応関係γ（Ｅｄ）が存在することを、本願発明者は見出した。ここで、αは、負の定数であり、βは、正の定数である定数α，βは、ファイバブラッググレーティングの構造に応じて決まる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　熱エージング後のファイバブラッググレーティングの緩和エネルギーＥｄは、下記（２）式により与えられる。下記（２）式において、ｋ［ｅＶ／Ｋ］はボルツマン定数であり、ｅは電気素量であり、ν０は離脱速度であり、Ｔは加熱温度［Ｋ］であり、ｔは加熱時間［秒］である。以下、加熱温度Ｔ及び加熱時間ｔのことを、まとめて加熱条件（Ｔ，ｔ）と記載する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　ボルツマン定数ｋ及び電気素量ｅは、普遍的な定数であり、離脱速度ν０は、ファイバブラッググレーティングの構造に応じて決まる定数である。したがって、熱エージングの加熱条件（Ｔ，ｔ）が定まれば、上記（２）式により、熱エージング後のファイバブラッググレーティングの緩和エネルギーＥｄが定まる。そして、熱エージング後のファイバブラッググレーティングの緩和エネルギーＥｄが定まれば、上記（１）式により、熱エージング後のファイバブラッググレーティングの温度係数γを求めることができる。逆に、熱エージング後のファイバブラッググレーティングの温度係数γが定まれば、上記（１）式により、熱エージング後のファイバブラッググレーティングの緩和エネルギーＥｄが定まる。そして、熱エージング後のファイバブラッググレーティングの緩和エネルギーＥｄが定まれば、上記（２）式により、熱エージングの加熱条件（Ｔ，ｔ）を求めることができる。
　以上の関係を利用すれば、熱エージング後のファイバブラッググレーティングの温度係数γが所望の上限値γmax以下となるように、熱エージングの加熱条件（Ｔ，ｔ）を設定することができる。以下、このことを、より具体的な実施形態を通じて説明する。
　なお、本実施形態において、ファイバブラッググレーティングとは、コアにグレーティングが書き込まれた光ファイバのことを指す。図６は、典型的なファイバブラッググレーティング１を示す斜視図である。図６において、符号１は、ファイバブラッググレーティングを示し、符号１１は、コアを示し、符号１２は、クラッドを示す。符号１１ａは、コア１１に書き込まれたグレーティングを示す。
　〔第１の実施形態〕
　本発明の第１の実施形態に係る加熱条件設定方法Ｓ１について、図１を参照して説明する。図１は、加熱条件設定方法Ｓ１の流れを示すフローチャートである。加熱条件設定方法Ｓ１は、ファイバブラッググレーティングの熱エージングの加熱条件を設定する方法であり、以下に説明する工程Ｓ１０～Ｓ１２を含む。なお、本実施形態においては、離脱速度ν０は既知であるものと仮定する。離脱速度ν０が未知である場合には、第２の実施形態として後述するように、加熱条件設定方法Ｓ２に含まれる工程Ｓ２０を実施することによって、離脱速度ν０を定めてから、以下に説明する工程Ｓ２１、工程Ｓ１０～Ｓ１１、及び工程Ｓ２２を実施すればよい。
　工程Ｓ１０は、温度係数γと緩和エネルギーＥｄとの間の対応関係γ（Ｅｄ）を導出する工程である。上述したように、対応関係γ（Ｅｄ）は、上記（１）式によって示すことができる。したがって、本工程においては、上記（１）式に含まれる定数α，βを導出することによって、対応関係γ（Ｅｄ）を導出する。
　工程Ｓ１０における定数α，βの導出は、例えば以下のようにして実施することができる。（Ａ）まず、ｎ個（ｎは２以上の自然数）のファイバブラッググレーティング、すなわち、ＦＢＧ１，ＦＢＧ２，…，ＦＢＧｎを用意する。ここで、ＦＢＧ１，ＦＢＧ２，…，ＦＢＧｎは、反射率が同じファイバブラッググレーティングである。（Ｂ）次に、各ＦＢＧｉを緩和エネルギーＥｄが予め定められた値Ｅｄｉになるまで熱エージングする（ｉ＝１～ｎ）。ここで、Ｅｄ１～Ｅｄｎは、互いに異なる値であるとする。（Ｃ）次に、熱エージング後の各ＦＢＧｉの温度係数γの値γｉを実測する（ｉ＝１～ｎ）。（Ｄ）最後に、対応関係γ（Ｅｄ）を表す特定の関数が（Ｅｄ１，γ１），（Ｅｄ２，γ２），…，（Ｅｄｎ，γｎ）の組を、特定の精度で近似するように、又は、最も良く近似するように、その関数に含まれる定数の値を設定する。具体的には、対応関係γ（Ｅｄ）を表す上記（１）式に示す一次関数が（Ｅｄ１，γ１），（Ｅｄ２，γ２），…，（Ｅｄｎ，γｎ）の組を、特定の精度で近似するように、又は、最も良く近似するように、上記（１）式に含まれる定数α，βを設定する。定数α，βの設定は、例えば、定数α，βの値を少しずつ変えながら、上記（１）式に示す一次関数のグラフがＥｄ－γ平面上の点（Ｅｄ１，γ１），（Ｅｄ２，γ２），…，（Ｅｄｎ，γｎ）の組を特定の精度で近似する、又は、最も良く近似する定数α，βの値を探すことによって実現することができる。或いは、最小二乗法によって実現することができる。
　工程Ｓ１１は、上記（１）式に示す温度係数γと緩和エネルギーＥｄとの間の対応関係γ（Ｅｄ）に基づき、温度係数γが所望の上限値γmax以下となる、緩和エネルギーＥｄの下限値Ｅｄminを特定する工程である。本工程における下限値Ｅｄminの特定は、例えば以下のようにして実施することができる。すなわち、所望の上限値γmaxを上記（１）式に代入することにより得られる方程式をＥｄについて解き、その解を下限値Ｅｄminとする。なお、本明細書において、「所望の上限値γmax」とは、例えば、加熱条件設定方法Ｓ１の使用者が任意に定めた上限値γmaxのことを指す。
　工程Ｓ１２は、上記（２）式に示す緩和エネルギーＥｄと加熱温度Ｔ及び加熱時間ｔとの関係に基づき、緩和エネルギーＥｄが工程Ｓ１１にて特定された下限値Ｅｄmin以上となるように、加熱条件（Ｔ，ｔ）を設定する工程である。本工程における加熱条件（Ｔ，ｔ）の設定は、例えば以下のようにして実施することができる。すなわち、加熱温度Ｔの値を任意に定め、工程Ｓ１１にて特定された下限値Ｅｄminを上記（２）式に代入することにより得られる方程式をｔについて解き、その解を加熱時間ｔとする。或いは、加熱時間ｔの値を任意に定め、工程Ｓ１１にて特定された下限値Ｅｄminを上記（２）式に代入することにより得られる方程式をＴについて解き、その解を加熱温度Ｔとする。
　以上のように、加熱条件設定方法Ｓ１によれば、熱エージング後のファイバブラッググレーティングの温度係数γが所望の上限値γmax以下となるように、すなわち、緩和エネルギーＥｄが下限値Ｅｄmin以上になるように、熱エージングの加熱条件（Ｔ，ｔ）を設定することができる。また、加熱条件設定方法Ｓ１に従って加熱条件（Ｔ，ｔ）を設定する設定工程と、設定された加熱条件（Ｔ，ｔ）に従ってファイバブラッググレーティングを熱エージングする熱エージング工程とを含むファイバブラッググレーティングの製造方法によれば、実使用時に生じ得る温度上昇が抑制されたファイバブラッググレーティングを製造することができる。
　なお、上記の工程Ｓ１０は、温度係数γと緩和エネルギーＥｄとの間の対応関係γ（Ｅｄ）が未知の場合に実施する必要が生じる工程である。したがって、温度係数γと緩和エネルギーＥｄとの間の対応関係γ（Ｅｄ）が既知の場合には、上記の工程Ｓ１０を省略することができる。
　（適用例）
　加熱条件設定方法Ｓ１の適用例について、表１及び図２を参照して説明する。
　表１は、反射率９９．３％の高反射ファイバブラッググレーティング及び反射率１０％の低反射ファイバブラッググレーティングについて、加熱温度Ｔ、加熱時間ｔ、緩和エネルギーＥｄ、温度係数γを一覧した表である。表１の第１列及び第２列に示す加熱温度Ｔ及び加熱時間ｔは、表１の第３列に示す緩和エネルギーＥｄを有するファイバブラッググレーティングを得るために、上記の工程Ｓ１０の（Ｂ）にて実施するエージングの加熱条件を表す。表１の第４列に示す温度係数γは、表１の第３列に示す緩和エネルギーＥｄを有するファイバブラッググレーティングの温度係数γであり、上記の工程Ｓ１０の（Ｃ）にて実測された値である。なお、表１においては、加熱温度Ｔの単位を「℃」とし、加熱時間ｔの単位を「分」としている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　図２の（ａ）は、反射率９９．３％の高反射ファイバブラッググレーティングについて、表１に示した緩和エネルギーＥｄ及び温度係数γの値をＥｄ－γ平面にプロットしたグラフである。図２の（ａ）には、これらのプロットを最も良く近似する一次関数γ（Ｅｄ）として、上記の工程Ｓ１０の（Ｄ）にて導出された一次関数γ（Ｅｄ）のグラフを併せて示している。例えば、温度係数γの上限値γmaxが０．２℃／Ｗである場合、工程Ｓ１１にて特定される緩和エネルギーＥｄの下限値Ｅｄminは、２．０６ｅＶとなる、ことが図２の（ａ）から見て取れる。
　図２の（ｂ）は、反射率１０％の低反射ファイバブラッググレーティングについて、表１に示した緩和エネルギーＥｄ及び温度係数γの値をＥｄ－γ平面にプロットしたグラフである。図２の（ｂ）には、これらのプロットを最も良く近似する一次関数γ（Ｅｄ）として、上記の工程Ｓ１０にて導出された一次関数γ（Ｅｄ）のグラフを併せて示している。例えば、温度係数γの上限値γmaxが０．１℃／Ｗである場合、工程Ｓ１１にて特定される緩和エネルギーＥｄの下限値Ｅｄminは、１．８６ｅＶとなる、ことが図２の（ｂ）から見て取れる。
　〔第２の実施形態〕
　本発明の第２の実施形態に係る加熱条件設定方法Ｓ２について、図３を参照して説明する。図３は、加熱条件設定方法Ｓ２の流れを示すフローチャートである。加熱条件設定方法Ｓ２は、加熱条件設定方法Ｓ１において、工程Ｓ１２を省略すると共に、工程Ｓ１０の前に工程Ｓ２０～Ｓ２１を追加し、工程Ｓ１１の後に工程Ｓ２２を追加したものである。したがって、加熱条件設定方法Ｓ２においては、工程Ｓ２０、工程Ｓ２１、工程Ｓ１０、工程Ｓ１１、工程Ｓ２２がこの順に実施される。
　工程Ｓ２０は、規格化結合定数ＮＣＣ（Normalized Integrated Coupling Constant）と緩和エネルギーＥｄとの間の対応関係ＮＣＣ（Ｅｄ）を導出する工程である。ここで、規格化結合定数ＮＣＣ（Ｅｄ）とは、加熱前（時刻ｔ＝０）におけるＩＣＣを基準に規格化したものである。非特許文献１によると、対応関係ＮＣＣ（Ｅｄ）は、下記（３）式によって表すことができる。したがって、本工程においては、下記（３）式に含まれる定数ａ，ｂ，ｃ，ν０を導出する。なお、ν０は、（２）式によりＥｄのなかに含まれている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　工程Ｓ２０における定数ａ，ｂ，ｃ，ν０の導出は、例えば以下のようにして実施することができる。（Ａ）まず、ｎ個（ｎは２以上の自然数）のファイバブラッググレーティング、すなわち、ＦＢＧ１，ＦＢＧ２，…，ＦＢＧｎを用意する。ここで、ＦＢＧ１，ＦＢＧ２，…，ＦＢＧｎは、反射率が同じファイバブラッググレーティングである。（Ｂ）次に、各ＦＢＧｉを温度Ｔｉで熱エージングする（ｉ＝１～ｎ）。この際、各時刻ｔにおける最小透過係数Ｔminの値Ｔminｉを実測する。ここで、最小透過係数Ｔminは、透過係数Ｔを波長λの関数Ｔ（λ）と見做したときの最小値のことを指す。（Ｃ）次に、各ＦＢＧｉの各時刻ｔにおける結合定数ＩＣＣ（Integrated Coupling Constant）の値ＩＣＣｉ（ｔ）を算出する（ｉ＝１～ｎ）。なお、最小透過係数Ｔminと結合定数ＩＣＣとの間には、下記（４）式に示す関係がある。ＩＣＣｉ（ｔ）の算出には、この関係を利用する。（Ｄ）次に、各ＦＢＧｉの各時刻ｔにおける規格化結合定数ＮＣＣの値ＮＣＣｉ（ｔ）を算出する。なお、結合定数ＩＣＣと規格化結合定数ＮＣＣとの間には、下記（５）式に示す関係がある。ＮＣＣｉ（ｔ）の算出には、この関係を利用する。（Ｅ）次に、各ＦＢＧｉの各時刻ｔにおける緩和エネルギーＥｄｉ（ｔ）を算出する。Ｅｄｉ（ｔ）の算出には、上記（２）式を利用する。（Ｆ）最後に、対応関係ＮＣＣ（Ｅｄ）を表す特定の関数が（Ｅｄ１（ｔ），ＮＣＣ１（ｔ）），（Ｅｄ２（ｔ），ＮＣＣ２（ｔ）），…，（Ｅｄｎ（ｔ），ＮＣＣｎ（ｔ））の組を、特定の精度で近似するように、又は、最も良く近似するように、その関数に含まれる定数の値を設定する。具体的には、対応関係ＮＣＣ（Ｅｄ）を表す上記（３）式に示す関数が（Ｅｄ１（ｔ），ＮＣＣ１（ｔ）），（Ｅｄ２（ｔ），ＮＣＣ２（ｔ）），…，（Ｅｄｎ（ｔ），ＮＣＣｎ（ｔ））の組を、特定の精度で近似するように、又は、最も良く近似するように、上記（３）式に含まれる定数ａ，ｂ，ｃ、ν０を設定する。なお、定数ａ，ｂ，ｃ，ν０の設定は、例えば、定数ａ，ｂ，ｃ，ν０の値を少しずつ変えながら、上記（３）式に示す関数のグラフがＥｄ－ＮＣＣ平面上の点（Ｅｄ１（ｔ），ＮＣＣ１（ｔ）），点（Ｅｄ２（ｔ），ＮＣＣ２（ｔ）），…，点（Ｅｄｎ（ｔ），ＮＣＣｎ（ｔ））の組を、特定の精度で近似する、又は、最も良く近似する定数ａ，ｂ，ｃ，ν０の値を探すことによって実現することができる。或いは、最小二乗法により実現することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　工程Ｓ２１は、上記（３）式に示す規格化結合定数ＮＣＣと緩和エネルギーＥｄとの間の対応関係ＮＣＣ（Ｅｄ）に基づき、規格化結合定数ＮＣＣが所望の上限値ＮＣＣmax以下となる、緩和エネルギーＥｄの下限値Ｅｄmin’を特定する工程である。本工程における下限値Ｅｄmin’の特定は、例えば以下のようにして実施することができる。すなわち、所望の上限値ＮＣＣmaxを上記（３）式に代入することにより得られる方程式をＥｄについて解き、その解を下限値Ｅｄmin’とする。なお、本明細書において、「所望の上限値ＮＣＣmax」とは、例えば、加熱条件設定方法Ｓ２の使用者が任意に定めた上限値ＮＣＣmaxのことを指す。
　工程Ｓ２２は、工程Ｓ１１にて特定された下限値Ｅｄmin及び工程Ｓ２１にて特定された下限値Ｅｄmin’のうち大きい方をＥｄmaxとして、上記（２）式に示す緩和エネルギーＥｄと加熱温度Ｔ及び加熱時間ｔとの関係に基づき、緩和エネルギーＥｄがＥｄmax以上になるように、加熱条件（Ｔ，ｔ）を設定する工程である。本工程における加熱条件（Ｔ，ｔ）の設定は、例えば以下のようにして実施することができる。すなわち、加熱温度Ｔの値を任意に定め、Ｅｄmaxを上記（２）式に代入することにより得られる方程式をｔについて解き、その解を加熱時間ｔとする。或いは、加熱時間ｔの値を任意に定め、Ｅｄmaxを上記（２）式に代入することにより得られる方程式をＴについて解き、その解を加熱温度Ｔとする。
　以上のように、加熱条件設定方法Ｓ２によれば、熱エージング後のファイバブラッググレーティングの温度係数γが所望の上限値γmax以下となると共に、熱エージング後のファイバブラッググレーティングの規格化結合定数ＮＣＣが所望の上限値ＮＣＣmax以下となるように、熱エージングの加熱条件（Ｔ，ｔ）を設定することができる。また、加熱条件設定方法Ｓ２に従って加熱条件（Ｔ，ｔ）を設定する設定工程と、設定された加熱条件（Ｔ，ｔ）に従ってファイバブラッググレーティングを熱エージングする熱エージング工程とを含むファイバブラッググレーティングの製造方法によれば、実使用時に生じ得る温度上昇が抑制されると共に、出荷後に生じ得る反射特性の変化が抑制されたファイバブラッググレーティングを製造することができる。
　なお、上記の工程Ｓ１０は、温度係数γと緩和エネルギーＥｄとの間の対応関係γ（Ｅｄ）が未知の場合に実施する必要が生じる工程である。したがって、この対応関係γ（Ｅｄ）が既知の場合には、上記の工程Ｓ１０を省略することができる。同様に、上記の工程Ｓ２０は、規格化結合定数ＮＣＣと緩和エネルギーＥｄとの間の対応関係ＮＣＣ（Ｅｄ）が未知の場合に実施する必要が生じる工程である。したがって、この対応関係ＮＣＣ（Ｅｄ）が既知の場合には、上記の工程Ｓ２０を省略することが可能である。
　また、ν０（緩和定数）の値が未知である場合、工程Ｓ１０にて利用するν０の値は、工程Ｓ２０にて導出されたν０の値を利用する。したがって、この場合、図３に示すように、工程Ｓ２０を工程Ｓ１０に先行して実施する。工程Ｓ２１は、工程Ｓ２０にてａ，ｂ，ｃの値が決定されていれば何時でも実施することができるので、工程Ｓ１０の前に実施してもよいし、工程Ｓ１０の後かつ工程Ｓ１１の前に実施してもよいし、工程Ｓ１１の後に実施してもよい。ν０（緩和定数）の値が既知である場合には、上記の工程Ｓ１０～Ｓ１１を実施した後に上記の工程Ｓ２０～２１を実施してもよい。
　（適用例）
　加熱条件設定方法Ｓ２の適用例について、図４、図５、及び表２を参照して説明する。本適用例は、上記の工程２０において、ＦＢＧ１、ＦＢＧ２、及びＦＢＧ３を、それぞれ、Ｔ１＝２５０℃、Ｔ２＝３００℃、及びＴ３＝３５０℃で熱エージングした場合の適用例である。
　図４の（ａ）は、上記の工程Ｓ２０の（Ｃ）にて得られる時系列ＩＣＣ１（ｔ）、ＩＣＣ２（ｔ）、及びＩＣＣ３（ｔ）をｔ－ＮＣＣ平面にプロットしたグラフである。図４の（ｂ）は、上記の工程Ｓ２０の（Ｄ）にて得られる時系列ＮＣＣ１（ｔ）、ＮＣＣ２（ｔ）、及びＮＣＣ３（ｔ）をｔ－ＩＣＣ平面にプロットしたグラフである。
　図５は、上記の工程Ｓ２０の（Ｆ）にて参照される時系列（Ｅｄ１（ｔ），ＮＣＣ１（ｔ））、（Ｅｄ２（ｔ），ＮＣＣ２（ｔ））、及び（Ｅｄ３（ｔ），ＮＣＣ３（ｔ））をＥｄ－ＮＣＣ平面にプロットしたグラフである。図５には、これらのプロットを最も良く近似する関係ＮＣＣ（Ｅｄ）として、上記の工程Ｓ２０の（Ｆ）にて導出された関係ＮＣＣ（Ｅｄ）のグラフを併せて示している。この関係ＮＣＣ（Ｅｄ）は、上記（３）式により定義された関係ＮＣＣ（Ｅｄ）において、定数ａ，ｂ，ｃ，ν０を表２に示すように設定したものである。例えば、規格化結合定数ＮＣＣの上限値ＮＣＣmaxが０．８ｄＢである場合、工程Ｓ２１にて特定される緩和エネルギーＥｄの下限値Ｅｄmin’は、１．８５ｅＶとなる、ことが図５から見て取れる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　〔第３の実施形態〕
　本発明の第３の実施形態に係るファイバレーザシステムの製造方法Ｓ３について、図７～図９を参照して説明する。図７は、製造方法Ｓ３の流れを示すフローチャートである。図８は、製造方法Ｓ３の適用対象となり得るファイバレーザシステムの第１の典型例であるファイバレーザシステムＦＬＳの構成を示す構成図である。図９は、製造方法Ｓ３の適用対象となり得るファイバレーザシステムの第２の典型例であるファイバレーザシステムＦＬＳの構成を示す構成図である。
　本実施形態では、第１の典型例のファイバレーザシステムＦＬＳについて説明したうえで、ファイバレーザシステムＦＬＳを製造する製造方法Ｓ３について説明する。また、ファイバレーザシステムＦＬＳについて説明したうえで、ファイバレーザシステムＦＬＳを製造する製造方法Ｓ３について説明する。
　（第１の典型例のファイバレーザシステムＦＬＳ）
　第１の典型例のファイバレーザシステムＦＬＳは、加工対象物であるワークＷを加工するためのレーザ装置であり、図８に示すように、ｎ個のファイバレーザユニットＦＬＵ１～ＦＬＵｎ、ｎ個のレーザデリバリファイバＬＤＦ１～ＬＤＦｎ、出力コンバイナＯＣ、出力デリバリファイバＯＤＦ、及び出力ヘッドＯＨを備えている。ファイバレーザユニットＦＬＵ１～ＦＬＵｎとレーザデリバリファイバＬＤＦ１～ＬＤＦｎとは、互いに一対一に対応する。ここで、ｎは、１以上の任意の自然数であり、ファイバレーザユニットＦＬＵ１～ＦＬＵｎ及びレーザデリバリファイバＬＤＦ１～ＬＤＦｎの個数を表す。なお、図５においては、ｎ＝７の場合のファイバレーザシステムＦＬＳの構成例を示している。また、出力コンバイナＯＣは、ｎ個の入力ポートと１つの出力ポートを備えている。出力コンバイナＯＣは、各入力ポートに入力されたｎ個のレーザ光を１つのレーザ光に合波し、合波したレーザ光を出力ポートから出力する。
　ファイバレーザユニットＦＬＵｉ（ｉは１以上ｎ以下の自然数）は、レーザ光を生成する。本実施形態においては、前方励起型のファイバレーザをファイバレーザユニットＦＬＵ１～ＦＬＵｎとして用いている。ファイバレーザユニットＦＬＵｉは、対応するレーザデリバリファイバＬＤＦｉの入力端に接続されている。接続点Ｐｉｂは、ファイバレーザユニットＦＬＵｉの出力端（すなわち増幅用ファイバＡＦｉの出力端）と、レーザデリバリファイバＬＤＦｉの入力端とを融着により接続した点である。ファイバレーザユニットＦＬＵｉにて生成されたレーザ光は、このレーザデリバリファイバＬＤＦｉに入力される。
　レーザデリバリファイバＬＤＦｉは、対応するファイバレーザユニットＦＬＵｉにて生成されたレーザ光を導波する。レーザデリバリファイバＬＤＦ１～ＬＤＦｎは、シングルモードファイバであってもよいし、モード数が１０以下のフューモードファイバであってもよい。
　本実施形態においては、フューモードファイバをレーザデリバリファイバＬＤＦ１～ＬＤＦｎとして用いている。レーザデリバリファイバＬＤＦｉの出力端は、出力コンバイナＯＣの入力ポートに接続されている。ファイバレーザユニットＦＬＵｉにて生成され、レーザデリバリファイバＬＤＦｉを導波されたレーザ光は、この入力ポートを介して出力コンバイナＯＣに入力される。
　出力コンバイナＯＣは、ファイバレーザユニットＦＬＵ１～ＦＬＵｎの各々にて生成され、レーザデリバリファイバＬＤＦ１～ＬＤＦｎの各々を導波されたレーザ光を合波する。出力コンバイナＯＣの出力ポートは、出力デリバリファイバＯＤＦの入力端に接続されている。出力コンバイナＯＣにて合波されたレーザ光は、この出力デリバリファイバＯＤＦに入力される。すなわち、出力デリバリファイバＯＤＦの入射面は、出力コンバイナＯＣを介して複数のファイバレーザユニットＦＬＵｉに結合されている。
　出力デリバリファイバＯＤＦは、出力コンバイナＯＣにて合波されたレーザ光を導波する。本実施形態においては、マルチモードファイバを出力デリバリファイバＯＤＦとして用いている。出力デリバリファイバＯＤＦの出力端は、出力ヘッドＯＨに接続されている。また、出力ヘッドＯＨとワークＷとの間には、出力ヘッドＯＨから出射されたレーザ光をワークＷの表面において集束するための空間光学系（例えば凸レンズ、図５には不図示）が設けられている。出力コンバイナＯＣにて合波されたレーザ光は、この出力ヘッドＯＨから出射され、上記空間光学系により集束された状態でワークＷに照射される。
　なお、本実施形態では、請求の範囲に記載の合波部の一例として出力コンバイナＯＣを採用している。しかし、本発明の一態様では、請求の範囲に記載の合波部の一例として、複数の凸レンズを含む空間光学系を採用することもできる。この空間光学系がｎ個の凸レンズにより構成されている場合、各凸レンズは、各ファイバレーザユニットＦＬＵｉのレーザデリバリファイバＬＤＦｉから出射されたレーザ光を集束させ、且つ、集束された各レーザ光を出力デリバリファイバＯＤＦのコアに結合するように配置されていればよい。
　（ファイバレーザユニットの構成）
　ファイバレーザシステムＦＬＳが備えるファイバレーザユニットＦＬＵ１の構成について、引き続き図８を参照して説明する。なお、ファイバレーザユニットＦＬＵ２～ＦＬＵｎも、ファイバレーザユニットＦＬＵ１と同様に構成されている。
　ファイバレーザユニットＦＬＵ１は、前方向励起型のファイバレーザであり、図８に示すように、ｍ個の励起光源ＰＳ１～ＰＳｍ、ｍ個の励起デリバリファイバＰＤＦ１～ＰＤＦｍ、励起コンバイナＰＣ、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＨＲ、増幅用ファイバＡＦ、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＬＲ、スラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧを備えている。すなわち、ファイバレーザユニットＦＬＵ１は、共振器型のファイバレーザユニットである。励起光源ＰＳ１～ＰＳｍと励起デリバリファイバＰＤＦ１～ＰＤＦｍとは、互いに一対一に対応する。ここで、ｍは、２以上の任意の自然数であり、励起光源ＰＳ１～ＰＳｍ及び励起デリバリファイバＰＤＦ１～ＰＤＦｍの個数を表す。なお、図８においては、ｍ＝６の場合のファイバレーザユニットＦＬＵ１の構成例を示している。なお、本実施形態において、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＨＲは、増幅用ファイバＡＦの入力端近傍に形成されており、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＬＲは、増幅用ファイバＡＦの出力端近傍に形成されており、スラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧは、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＬＲと増幅用ファイバＡＦの出力端との間に形成されている。
　励起光源ＰＳｊ（ｊは１以上ｍ以下の自然数）は、励起光を生成する。本実施形態においては、レーザダイオードを励起光源ＰＳ１～ＰＳｍとして用いている。励起光源ＰＳｊは、対応する励起デリバリファイバＰＤＦｊの入力端に接続されている。励起光源ＰＳｊにて生成された励起光は、この励起デリバリファイバＰＤＦｉに入力される。
　励起デリバリファイバＰＤＦｊは、対応する励起光源ＰＳｊにて生成された励起光を導波する。励起デリバリファイバＰＤＦｊの出力端は、励起コンバイナＰＣの入力ポートに接続されている。励起光源ＰＳｊにて生成され、励起デリバリファイバＰＤＦｊを導波された励起光は、この入力ポートを介して励起コンバイナＰＣに入力される。
　励起コンバイナＰＣは、励起光源ＰＳ１～ＰＳｍの各々にて生成され、励起デリバリファイバＰＤＦ１～ＰＤＦｍの各々を導波された励起光を合波する。励起コンバイナＰＣの出力ポートは、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＨＲを介して増幅用ファイバＡＦの入力端に接続されている。接続点Ｐｉａは、励起コンバイナＰＣの出力ポートと、増幅用ファイバＡＦの入力端を融着により接続した点である。励起コンバイナＰＣにて合波された励起光のうち、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＨＲを透過した励起光は、増幅用ファイバＡＦに入力される。
　増幅用ファイバＡＦは、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＨＲを透過した励起光を用いて、レーザ光を生成する。本実施形態においては、コアに希土類元素（例えばＹｂ）が添加されたダブルクラッドファイバ（ラマンゲイン係数=１×１０－１３［１／Ｗ］）を増幅用ファイバＡＦとして用いている。高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＨＲを透過した励起光は、この希土類元素を反転分布状態に維持するために用いられる。増幅用ファイバＡＦの出力端は、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＬＲを介してレーザデリバリファイバＬＤＦ１の入力端に接続されている。高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＨＲは、ある波長λ（例えば、１０６０ｎｍ）においてミラーとして機能し（反射率が例えば９９％となり）、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＬＲは、その波長λにおいてハーフミラーとして機能する（反射率が例えば１０％となる）。このため、増幅用ファイバＡＦは、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＨＲ及び低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＬＲと共に、波長λのレーザ光を発振する共振器を構成する。増幅用ファイバＡＦにて生成されたレーザ光のうち、この低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＬＲを透過したレーザ光は、レーザデリバリファイバＬＤＦ１に入力される。
　スラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧは、増幅用ファイバＡＦにより生成されたレーザ光の波長に対応する波長を有する誘導ラマン散乱光を含む波長帯域に属する光を、該波長帯域に属さない光よりも優先的にクラッドに結合させる。その結果として、スラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧは、誘導ラマン散乱光をレーザ光よりも優先的に損失させるように構成されている。
　このため、増幅用ファイバＡＦにより生成されたレーザ光に起因する誘導ラマン散乱光は、スラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧを通過する過程でクラッドに遷移する。このように、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＨＲ及び低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＬＲにより構成された共振器の後段にスラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧが形成されていることによって、この共振器において発生した誘導ラマン散乱光を除去することができる。
　なお、スラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧと、増幅用ファイバＡＦの出力端との間には、クラッドに遷移した光を外部に漏出させるクラッドモードストリッパ（図８には不図示）が設けられていることが好ましい。この構成によれば、クラッドに遷移した誘導ラマン散乱光を、クラッドに留めず、すばやく外部に漏出させることができる。
　以上のように構成されたスラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧ及びクラッドモードストリッパは、誘導ラマン散乱光に対するフィルタ素子として機能する。
　なお、本実施形態においては、前方励起型のファイバレーザをファイバレーザユニットＦＬＵ１～ＦＬＵｎとして用いているが、本発明は、これに限定されない。すなわち、本発明においては、後方励起型のファイバレーザをファイバレーザユニットＦＬＵ１～ＦＬＵｎとして用いることもできるし、双方向励起型のファイバレーザをファイバレーザユニットＦＬＵ１～ＦＬＵｎとして用いることもできる。
　（製造方法Ｓ３）
　図７に示した製造方法Ｓ３は、図８に示したファイバレーザシステムＦＬＳを製造する製造方法であり、以下に説明する工程Ｓ３１～Ｓ３３と、工程Ｓ３２と工程Ｓ３３との間に実施される加熱条件設定方法Ｓ１とを含む。なお、製造方法Ｓ３に含まれる加熱条件設定方法Ｓ１は、図１に示した加熱条件設定方法Ｓ１と同じであるため、本実施形態では、その説明を省略する。
　工程Ｓ３１は、増幅用ファイバＡＦの両端部近傍の各々に、それぞれ高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＨＲ及び低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＬＲを形成する工程である。
　工程Ｓ３２は、増幅用ファイバＡＦの一方の端部近傍に、スラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧを形成する工程である。より具体的には、増幅用ファイバＡＦの両端部のうち、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＬＲを形成した側の端部を出力端として、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＬＲと増幅用ファイバＡＦの出力端との間にスラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧを形成する工程である。
　工程Ｓ３３は、加熱条件設定方法Ｓ１により設定された加熱条件（Ｔ，ｔ）に従って、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＨＲ、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＬＲ、及びスラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧを熱エージングする工程である。
　以上のように、製造方法Ｓ３は、加熱条件設定方法Ｓ１に従って加熱条件（Ｔ，ｔ）を設定する設定工程と、設定された加熱条件（Ｔ，ｔ）に従ってファイバブラッググレーティングを熱エージングする熱エージング工程とを含む。したがって、製造方法Ｓ３によれば、熱エージング後の高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＨＲ、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＬＲ、及びスラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧの各々の温度係数γが、それぞれ、所望の上限値γmax以下となるように、すなわち、緩和エネルギーＥｄが下限値Ｅｄmin以上になるように、熱エージングの加熱条件（Ｔ，ｔ）を設定することができる。また、製造方法Ｓ３によれば、実使用時に生じ得る温度上昇が抑制されたファイバレーザシステムＦＬＳを製造することができる。
　なお、製造方法Ｓ３が含む加熱条件設定方法Ｓ１において、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＨＲ及び低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＬＲの各々に対して設定される加熱条件（Ｔ，ｔ）は、それぞれ、熱エージング後のファイバブラッググレーティングの温度係数γが所望の上限値γmax以下となるように、すなわち、緩和エネルギーＥｄが下限値Ｅｄmin以上になるように、設定される。したがって、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＨＲ及び低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＬＲの各々に対して設定される加熱条件（Ｔ，ｔ）は、異なっていてもよいし、同じであってもよい。ただし、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＬＲ及びスラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧは、互いに近い位置に形成されているため、同じ加熱条件（Ｔ，ｔ）にしたがって熱エージングされる。そのため、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＬＲ及びスラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧの両方について、上記の条件を満たすように、加熱条件（Ｔ，ｔ）を設定することが好ましい。
　なお、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＬＲ及びスラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧの両方について、上記の条件を満たすような加熱条件（Ｔ，ｔ）を設定することが難しい場合には、図９を参照して後述するファイバブラッググレーティング１Ｃのように、増幅ファイバＦＡとは別個の光ファイバのコアにスラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧとして機能するグレーティングを書き込む構成を採用してもよい。
　また、本実施形態において、スラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧ及びクラッドモードストリッパは、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＬＲと増幅用ファイバＡＦの出力端との間に形成するものとして説明した。しかし、スラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧ及びクラッドモードストリッパは、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＨＲと増幅用ファイバＡＦの入力端との間に形成されていてもよいし、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＬＲと増幅用ファイバＡＦの出力端との間、及び、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＨＲと増幅用ファイバＡＦの入力端との間の両方に形成されていてもよい。
　また、増幅用ファイバＡＦには、紫外線の感受性を向上させることを目的としてホウ素が添加されている場合がある。加熱条件設定方法Ｓ１を含む製造方法Ｓ３は、ファイバレーザシステムＦＬＳが採用する増幅用ファイバＡＦにホウ素が添加されているか否かに関わらず、好適に利用することができる。
　また、製造方法Ｓ３は、図１に示した加熱条件設定方法Ｓ１の代わりに、図３に示した加熱条件設定方法Ｓ２を含むように定められていてもよい。
　（第２の典型例のファイバレーザシステムＦＬＳ）
　図９に示すように、第２の典型例のファイバレーザシステムＦＬＳは、第１の典型例のファイバレーザシステムＦＬＳ（図８参照）が備えているｎ個のファイバレーザユニットＦＬＵｉの代わりに、１個のファイバレーザユニットＦＬＵ１を備えている。第２の典型例のファイバレーザシステムＦＬＳが備えるファイバレーザユニットＦＬＵ１は、第１の典型例のファイバレーザシステムＦＬＳが備えているファイバレーザユニットＦＬＵ１と同様の構成を有する。ただし、ファイバレーザシステムＦＬＳが備えるファイバレーザユニットＦＬＵ１は、ファイバレーザシステムＦＬＳが備えているファイバレーザユニットＦＬＵ１と比較して、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＨＲ、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＬＲ、及びスラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧの各々が増幅用ファイバＡＦに直接形成されているのではなく、それぞれ、増幅用ファイバＡＦとは別個の光ファイバに形成されている点が異なる。
　したがって、ファイバレーザシステムＦＬＳは、図９に示すように、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＨＲとして機能するグレーティングが書き込まれた光ファイバであるファイバブラッググレーティング１Ａと、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＬＲとして機能するグレーティングが書き込まれた光ファイバであるファイバブラッググレーティング１Ｂと、スラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧとして機能するグレーティングが書き込まれた光ファイバであるファイバブラッググレーティング１Ｃと、を備えている。なお、ファイバブラッググレーティング１Ａ，１Ｂは、図６に示したファイバブラッググレーティング１と同様に構成されており、ファイバブラッググレーティング１Ｃは、コアに書き込まれたグレーティングが光ファイバの横断面に対して傾きを有している点を除いて、ファイバブラッググレーティング１と同様に構成されている。
　ファイバブラッググレーティング１Ａの入射端は、接続点Ｐａにおいて励起コンバイナＰＣの出力ポートに接続されており、ファイバブラッググレーティング１Ａの出射端は、接続点Ｐｂにおいて増幅用ファイバＡＦの入力端に接続されている。ファイバブラッググレーティング１Ｂの入射端は、接続点Ｐｃにおいて増幅用ファイバの出力端に接続されており、ファイバブラッググレーティング１Ｂの出射端は、接続点Ｐｄにおいてファイバブラッググレーティング１Ｃの入射端に接続されている。ファイバブラッググレーティング１Ｃの入射端は、接続点Ｐｄにおいてファイバブラッググレーティング１Ｂの出力端に接続されており、ファイバブラッググレーティング１Ｃの出射端は、接続点Ｐｅにおいて出力デリバリファイバＯＤＦの入射端面に接続されている。なお、各接続点Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ，Ｐｅにおいて、各光ファイバ同士は、融着により接続されている。
　（製造方法Ｓ３の変形例）
　図９に示したファイバレーザシステムＦＬＳは、図７に示した製造方法Ｓ３の一部を変形した変形例を用いて製造することができる。ここでは、変形例の製造方法Ｓ３において図７に示した製造方法Ｓ３から変更した点についてのみ説明する。
　変形例の製造方法Ｓ３が含む工程Ｓ３１は、増幅用ファイバＡＦの両端部近傍の代わりに、２つの光ファイバの各々に、それぞれ高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＨＲ及び低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＬＲを形成する工程である。なお、変形例の製造方法Ｓ３において、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＨＲ及び低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＬＲの各々を形成される光ファイバは、増幅用ファイバＡＦと異なり、イッテルビウムが添加されていない。
　変形例の製造方法Ｓ３が含む工程Ｓ３２は、増幅用ファイバＡＦの一方の端部近傍の代わりに、１つの光ファイバにスラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧを形成する工程である。
　変形例の製造方法Ｓ３が含む工程Ｓ３３は、図７に示した製造方法Ｓ３が含む工程Ｓ３３と同じ工程である。
　変形例の製造方法Ｓ３は、工程Ｓ３３の後に実施される工程であって、（１）増幅用ファイバＡＦの一方の端部に高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＨＲを形成した光ファイバを融着し、（２）増幅用ファイバＡＦの他方の端部に低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＬＲを形成した光ファイバを融着し、（３）低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＬＲの端部のうち増幅用ファイバＡＦと逆側の端部にスラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧを形成した光ファイバを融着する工程を更に含む。
　変形例の製造方法Ｓ３は、図７に示した製造方法Ｓ３と同じ効果を奏する。また、変形例の製造方法Ｓ３によれば、実使用時に生じ得る温度上昇が抑制されたファイバレーザシステムＦＬＳを製造することができる。
　図７に示した製造方法Ｓ３の説明及び変形例の製造方法Ｓ３の説明から明らかなように、加熱条件設定方法Ｓ１を含む製造方法Ｓ３は、イッテルビウムが添加されている光ファイバ（例えば増幅用ファイバＡＦ）にファイバブラッググレーティングあるいはスラントファイバブラッググレーティングを形成する場合に適用することもできるし、イッテルビウムが添加されていない光ファイバにファイバブラッググレーティングあるいはスラントファイバブラッググレーティングを形成する場合に適用することができる。
　また、ファイバレーザシステムＦＬＳあるいはファイバレーザシステムＦＬＳを製造する場合に、（１）単一の光ファイバである増幅用ファイバＡＦに対して３つのファイバブラッググレーティング（高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＨＲ、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＬＲ、及びスラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧ）を形成するか（図８参照）、（２）３つの別個の光ファイバの各々に対して、それぞれ、３つのファイバブラッググレーティングを形成するか（図９参照）は、例えば３つのファイバブラッググレーティングの各々に対して設定される加熱条件（Ｔ，ｔ）に応じて、適宜定めることができる。また、製造方法Ｓ３においては、３つのファイバブラッググレーティングのうち、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＨＲ及び低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＬＲの少なくとも何れか一方が増幅用ファイバに形成されており、それ以外のファイバブラッググレーティングが別個の光ファイバに形成されている構成も採用することができる。
　〔まとめ〕
　本発明の一実施形態に係る加熱条件の設定方法（加熱条件設定方法Ｓ１，Ｓ２）は、ファイバブラッググレーティング（高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＨＲ、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＬＲ、及びスラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧ）を熱エージングする際の加熱条件の設定方法であって、上記ファイバブラッググレーティングの温度係数γと上記ファイバブラッググレーティングの緩和エネルギーＥｄとの間の対応関係γ（Ｅｄ）に基づき、温度係数γが所望の上限値γmax以下となる、緩和エネルギーＥｄの下限値Ｅｄminを特定する工程（Ｓ１１）と、緩和エネルギーＥｄが下限値Ｅｄmin以上になるように、上記ファイバブラッググレーティングを熱エージングする際の加熱条件（Ｔ，ｔ）を設定する工程（Ｓ１２，Ｓ２２）と、を含んでいる、ことを特徴とする。
　また、本発明の一実施形態に係る加熱条件の設定方法（加熱条件設定方法Ｓ１，Ｓ２）は、緩和エネルギーＥｄが予め定められた値Ｅｄ１，Ｅｄ２，…，Ｅｄｎ（ｎは２以上の自然数）になるまで熱エージングしたファイバブラッググレーティングの温度係数γ１，γ２，…，γｎから、対応関係γ（Ｅｄ）を導出する工程（Ｓ１０）を更に含んでいる、ことが好ましい。
　また、本発明の一実施形態に係る加熱条件の設定方法において、対応関係γ（Ｅｄ）は、少なくとも一部の領域において線形な対応関係である、ことが好ましい。
　また、本発明の一実施形態に係る加熱条件の設定方法（加熱条件設定方法Ｓ２）は、上記ファイバブラッググレーティングの規格化結合定数ＮＣＣと上記ファイバブラッググレーティングの緩和エネルギーＥｄとの間の対応関係ＮＣＣ（Ｅｄ）に基づき、規格化結合定数ＮＣＣが所望の上限値ＮＣＣmax以下となる、緩和エネルギーＥｄの下限値Ｅｄmin’を特定する工程（Ｓ２１）を更に含んでおり、上記加熱条件を設定する工程（Ｓ２２）は、上記下限値Ｅｄmin及び上記下限値Ｅｄmin’のうち大きい方をＥｄmaxとして、上記緩和エネルギーＥｄがＥｄmax以上になるように、上記ファイバブラッググレーティングを熱エージングする際の加熱条件を設定する工程である、ことが好ましい。
　また、本発明の一実施形態に係るファイバブラッググレーティング（１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ、及び、両端部近傍に高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＨＲと低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ－ＬＲとが形成された増幅用ファイバＡＦ）の製造方法は、上記設定方法（加熱条件設定方法Ｓ１，Ｓ２）に従って、ファイバブラッググレーティングを熱エージングする際の加熱条件を設定する設定工程と、上記設定工程にて設定された加熱条件を満たすようにファイバブラッググレーティングを熱エージングする熱エージング工程（Ｓ３３）と、を含んでいる、ことを特徴とする。
　また、本発明の一実施形態に係るファイバレーザシステム（ＦＬＳ）の製造方法（Ｓ３）は、励起光源（ＰＳｊ）と、増幅用ファイバ（ＡＦ）と、上記増幅用ファイバを共振器として機能させる２つのファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ－ＨＲ，ＦＢＧ－ＬＲ）であって、それぞれの反射率が互いに異なる２つのファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ－ＨＲ，ＦＢＧ－ＬＲ）と、を含むファイバレーザユニット（ＦＬＵｉ）を少なくとも１台備えているファイバレーザシステムの製造方法であって、本発明の一実施形態に係るファイバブラッググレーティングの製造方法を用いて上記２つのファイバブラッググレーティングの各々を製造する工程を含んでいることを特徴とする。
　また、本発明の一実施形態に係るファイバレーザシステムの製造方法（Ｓ３）において、上記ファイバレーザユニット（ＦＬＵｉ）は、増幅用ファイバ（ＡＦ）により生成されたレーザ光に対応する誘導ラマン散乱光を上記レーザ光よりも優先的に損失させるスラントファイバブラッググレーティング（ＳＦＢＧ）を更に含み、本発明の一実施形態に係るファイバブラッググレーティングの製造方法を用いて上記スラントファイバブラッググレーティングを製造する工程を更に含んでいる、ことが好ましい。
　〔付記事項〕
　本発明は、上述した各実施形態に限定されるものでなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
　Ｓ１　　　　加熱条件設定方法
　Ｓ１０　　　対応関係γ（Ｅｄ）を導出する工程
　Ｓ１１　　　緩和エネルギーＥｄの下限値Ｅｄminを特定する工程
　Ｓ１２　　　加熱条件（Ｔ，ｔ）を設定する工程
　Ｓ２　　　　加熱条件設定方法
　Ｓ２１　　　対応関係ＮＣＣ（Ｅｄ）を導出する工程
　Ｓ２２　　　緩和エネルギーＥｄの下限値Ｅｄmin’を特定する工程
　Ｓ２３　　　加熱条件（Ｔ，ｔ）を設定する工程
　Ｓ３　　　　製造方法
　Ｓ３１　　　ファイバブラッググレーティングを形成する工程
　Ｓ３２　　　スラントファイバブラッググレーティングを形成する工程
　Ｓ３３　　　ファイバブラッググレーティングを熱エージングする工程

Claims (7)

  1. 　ファイバブラッググレーティングを熱エージングする際の加熱条件の設定方法であって、
    　上記ファイバブラッググレーティングの温度係数γと上記ファイバブラッググレーティングの緩和エネルギーＥｄとの間の対応関係γ（Ｅｄ）に基づき、温度係数γが所望の上限値γmax以下となる、緩和エネルギーＥｄの下限値Ｅｄminを特定する工程と、
    　緩和エネルギーＥｄが下限値Ｅｄmin以上になるように、上記ファイバブラッググレーティングを熱エージングする際の加熱条件を設定する工程と、を含んでいる、
    ことを特徴とする加熱条件の設定方法。
  2. 　緩和エネルギーＥｄが予め定められた値Ｅｄ１，Ｅｄ２，…，Ｅｄｎ（ｎは２以上の自然数）になるまで熱エージングしたファイバブラッググレーティングの温度係数γ１，γ２，…，γｎから、対応関係γ（Ｅｄ）を導出する工程を更に含んでいる、
    ことを特徴とする請求項１に記載の加熱条件の設定方法。
  3. 　対応関係γ（Ｅｄ）は、少なくとも一部の領域において線形な対応関係である、
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱条件の設定方法。
  4. 　上記ファイバブラッググレーティングの規格化結合定数ＮＣＣと上記ファイバブラッググレーティングの緩和エネルギーＥｄとの間の対応関係ＮＣＣ（Ｅｄ）に基づき、規格化結合定数ＮＣＣが所望の上限値ＮＣＣmax以下となる、緩和エネルギーＥｄの下限値Ｅｄmin’を特定する工程を更に含んでおり、
    　上記加熱条件を設定する工程は、上記下限値Ｅｄmin及び上記下限値Ｅｄmin’のうち大きい方をＥｄmaxとして、上記緩和エネルギーＥｄがＥｄmax以上になるように、上記ファイバブラッググレーティングを熱エージングする際の加熱条件を設定する工程である、
    ことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の加熱条件の設定方法。
  5. 　請求項１～４の何れか１項に記載の加熱条件の設定方法に従って、ファイバブラッググレーティングを熱エージングする際の加熱条件を設定する設定工程と、
    　上記設定工程にて設定された加熱条件を満たすように上記ファイバブラッググレーティングを熱エージングする熱エージング工程と、を含んでいる、
    ことを特徴とするファイバブラッググレーティングの製造方法。
  6. 　励起光源と、増幅用ファイバと、上記増幅用ファイバを共振器として機能させる２つのファイバブラッググレーティングであって、それぞれの反射率が互いに異なる２つのファイバブラッググレーティングと、を含むファイバレーザユニットを少なくとも１台備えているファイバレーザシステムの製造方法であって、
    　請求項５に記載のファイバブラッググレーティングの製造方法を用いて上記２つのファイバブラッググレーティングの各々を製造する工程を含んでいる、
    ことを特徴とするファイバレーザシステムの製造方法。
  7. 　上記ファイバレーザユニットは、増幅用ファイバにより生成されたレーザ光の波長に対応する波長を有する誘導ラマン散乱光を上記レーザ光よりも優先的に損失させるスラントファイバブラッググレーティングを更に含み、
    　上記ファイバブラッググレーティングの製造方法を用いて上記スラントファイバブラッググレーティングを製造する工程を更に含んでいる、
    ことを特徴とする請求項６に記載のファイバレーザシステムの製造方法。
     
PCT/JP2018/028578 2017-08-31 2018-07-31 加熱条件の設定方法、ファイバブラッググレーティングの製造方法、及びファイバレーザシステムの製造方法 WO2019044331A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA3074046A CA3074046A1 (en) 2017-08-31 2018-07-31 Method for setting heating condition, method for manufacturing fiber bragg grating, and method for manufacturing fiber laser system
CN201880055231.9A CN111033333A (zh) 2017-08-31 2018-07-31 加热条件的设定方法、光纤布拉格光栅的制造方法以及光纤激光系统的制造方法
US16/643,144 US20200348464A1 (en) 2017-08-31 2018-07-31 Method for setting heating condition, method for manufacturing fiber bragg grating, and method for manufacturing fiber laser system
EP18850940.0A EP3677936A1 (en) 2017-08-31 2018-07-31 Method for setting heating condition, method for manufacturing fiber bragg grating, and method for manufacturing fiber laser system
JP2019539096A JP6792716B2 (ja) 2017-08-31 2018-07-31 加熱条件の設定方法、ファイバブラッググレーティングの製造方法、及びファイバレーザシステムの製造方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-167151 2017-08-31
JP2017167151 2017-08-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019044331A1 true WO2019044331A1 (ja) 2019-03-07

Family

ID=65525463

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/028578 WO2019044331A1 (ja) 2017-08-31 2018-07-31 加熱条件の設定方法、ファイバブラッググレーティングの製造方法、及びファイバレーザシステムの製造方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20200348464A1 (ja)
EP (1) EP3677936A1 (ja)
JP (1) JP6792716B2 (ja)
CN (1) CN111033333A (ja)
CA (1) CA3074046A1 (ja)
WO (1) WO2019044331A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3153083B2 (ja) 1993-11-12 2001-04-03 エイ・ティ・アンド・ティ・コーポレーション 光素子の安定化方法
US20040161195A1 (en) * 2003-02-14 2004-08-19 Teraxion Inc. Method for manufacturing a FBG having improved performances and an annealing-trimming apparatus for making the same
JP2004325796A (ja) * 2003-04-24 2004-11-18 Sumitomo Electric Ind Ltd 光導波路型回折格子素子製造方法
JP5298238B2 (ja) 2010-03-30 2013-09-25 株式会社フジクラ 光ファイバグレーティングの製造方法、光ファイバグレーティング及びファイバレーザ

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2750461C (en) * 2009-01-21 2014-04-01 Indian Institute Of Technology-Madras A process and system for manufacturing stable fiber bragg gratings (fbgs)

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3153083B2 (ja) 1993-11-12 2001-04-03 エイ・ティ・アンド・ティ・コーポレーション 光素子の安定化方法
US20040161195A1 (en) * 2003-02-14 2004-08-19 Teraxion Inc. Method for manufacturing a FBG having improved performances and an annealing-trimming apparatus for making the same
JP2004325796A (ja) * 2003-04-24 2004-11-18 Sumitomo Electric Ind Ltd 光導波路型回折格子素子製造方法
JP5298238B2 (ja) 2010-03-30 2013-09-25 株式会社フジクラ 光ファイバグレーティングの製造方法、光ファイバグレーティング及びファイバレーザ

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RATHJE, JACOB ET AL.: "Continuous anneal method for characterizing the thermal stability of ultraviolet Bragg gratings", JOURNAL OF APPLIED PHYS ICS, vol. 88, no. 2, 15 July 2000 (2000-07-15), pages 1050 - 1055, XP012051152, DOI: doi:10.1063/1.373775 *
T. ERDOGAN ET AL.: "Decay of ultraviolet induced fiber Bragg gratings", JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, vol. 76, 1994, pages 73, XP000904558, DOI: 10.1063/1.357062

Also Published As

Publication number Publication date
CA3074046A1 (en) 2019-03-07
CN111033333A (zh) 2020-04-17
US20200348464A1 (en) 2020-11-05
JPWO2019044331A1 (ja) 2020-07-30
JP6792716B2 (ja) 2020-11-25
EP3677936A1 (en) 2020-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11811186B2 (en) Fiber source with cascaded gain stages and/or multimode delivery fiber with low splice loss
JP6007238B2 (ja) ファイバレーザ装置およびレーザ光照射位置の位置決め方法
JP6381710B2 (ja) 大モード面積光導波路デバイス
JP2009032910A (ja) 光ファイバレーザ用光ファイバ及びその製造方法、並びに光ファイバレーザ
US20090274175A1 (en) Fiber laser
JPWO2007066641A1 (ja) レーザ光源装置及び画像表示装置
JP2011023532A (ja) 光増幅器、レーザ装置及び光源装置
US20140368900A1 (en) Supercontinuum generation system
EP3058628A1 (en) Method and apparatus for generating high power laser light
US20020172481A1 (en) Optical fiber, optical amplification/oscillation device, laser light generating device, laser display unit, and color laser display unit
EP2385593B1 (en) Fibre laser device
JP2012209510A (ja) 光ファイバレーザ光源
JP4592914B2 (ja) 保持部材付光ファイバ、半導体レーザモジュール及びラマン増幅器
JP2019070600A (ja) 光検出装置及びレーザ装置
JP2007027511A (ja) 蛍光性ガラス、光導波路、光ファイバ、光コヒーレンストモグラフィ装置、及び光ファイバレーザ
JP6792716B2 (ja) 加熱条件の設定方法、ファイバブラッググレーティングの製造方法、及びファイバレーザシステムの製造方法
US20050078714A1 (en) High power fiber laser with eye safe wavelengths
JP5320253B2 (ja) ファイバファブリペローエタロンとその製造方法、外部共振器型半導体レーザ、ラマン増幅器
JP2002141599A (ja) 半導体レーザモジュール、レーザユニット、及びラマン増幅器
JP2960674B2 (ja) 増幅用光ファイバ
JP2010272636A (ja) 光ファイバ増幅モジュールおよび光源装置
WO2020202757A1 (ja) レーザモジュール及びファイバレーザ装置
US9166357B1 (en) Fiber laser system and method
JP2019192834A (ja) ガラスブロック、光ファイバ終端構造、レーザ装置、及びレーザシステム
JP2020126157A (ja) 製造方法、構造体、レーザ装置、及びレーザシステム

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18850940

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019539096

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 3074046

Country of ref document: CA

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018850940

Country of ref document: EP

Effective date: 20200331